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INGRID GARCES M./UNIV. DE ANTOFAGASTA

SALITRE


Oficina Salitrera "Mapocho" de propiedad de The Liverpool Nitrate Co. Ltda*. Directorio con residencia en Londres, administrada, por el Señor Mac Donald Halliday. Esta oficina se ubicó a 12 kilómetros de la Estación Huara del Ferrocarril Salitrero de Iquique a Pisagua (Cantón Norte), contando con desvio que llegaba hasta las canchas, para el carguío del salitre y movilización de pasajeros. Circulaba diariamente un tren local de pasajeros, entre Huara y Pozo Almonte,el cual entraba hasta las oficinas de la administración. Superficie: Tuvo una superficie de 196 Estacas Peruanas de terreno salitrales. Producción: su producción mensual de salitre alcanzó los 45.000 quintales métricos (con capacidad fija de 55.000 quintales métricos). Se elaboraba salitre potásico (35% potasa) y salitre corriente.

Oficina Salitrera "Santa Laura” ubicada en la I región de Tarapacá.

* Fuente: Departamento de Tarapacá. Informaciones Salitreras Cantón Norte Cantón Sur: Huaneras - Salares - Alto Comercio - Industrias - Internadores de Ganado.


INTRODUCCION

Uno de los minerales más influyente en Chile, ha sido el salitre natural. Si bien este producto fue utilizado antes de la llegada de los españoles, este mineral ya era conocido desde los siglos VII u VIII, según señala el antropólogo Carlos Kellar (SQM, 1985) los indígenas atacameños fueron los primeros en descubrir y utilizar las cualidades de fertilizantes del salitre. Se tiene antecedentes que indican que en la primera mitad del siglo XVIII, los mineros usaban el caliche en la elaboración del nitrato de potasio para producir la pólvora. El primer envío de caliche desde Tarapacá fue a la región de Concepción, antes de 1800, con el fin de suministrar álcali en la fabricación del jabón. Tadeus Haenke, científico polaco que ingresó al Perú, en 1794, contribuyó a la tecnología de la industria tarapaqueña en 1808, cuando entregó la fórmula conocida en Europa para convertir el caliche de Tarapacá en salitre potásico. El 21 de Julio de 1830, Chile inicia la exportación de salitre a los principales mercados mundiales, fecha de llegada del primer buque cargado de salitre al puerto de Liverpool. La etapa de industrialización comienza en 1853, año en que se incorpora la máquina de vapor patentada por Pedro Gamboni, comenzando las exportaciones de nitrato de sodio, dándose inicio a construcción de nuevas plantas y diversificándose a otras oficinas. En la década de 1850, Pedro Gamboni realizó mejoras al sistema “paradas”, siendo la más importante la aplicación del vapor en vez del fuego directo para disolver el salitre. En 1856 descubrió en las soluciones obtenidas en la elaboración del salitre en presencia de yodo, pasando las algas marinas a segundo termino como fuente de obtención de yodo.


La exportación de este mineral originó una gran entrada de divisas al país, llegando en 1909, a producirse 2 millones de toneladas. Tal fue su auge, que en 1916 existieron 97 oficinas salitreras en Iquique, 10 en Tocopilla, 30 en Antofagasta, 14 en Aguas Blancas y 19 en Taltal, época que el salitre era conocido como el oro blanco. El proceso de ese entonces, consistió en colocar el mineral previamente molido en recipientes de fierro, donde se adicionaba licor madre, obtenido en un ciclo anterior, el que era fuertemente agitado y calentado a ebullición. Luego, se decantaban las arcillas y se producía la precipitación del cloruro de sodio. El licor remanente se colocaba en bateas de madera, que al enfriarse cristalizaba el nitrato de sodio. Basados en este proceso, se construyeron varias plantas en Zapiga, al este de Pisagua. La mayor producción fue entre los años 1809 y 1812, llegando alcanzar las 1.140 toneladas de nitrato, cuyo destino era Lima, en la utilización de explosivos. En 1810 se construyen las oficinas salitreras en PampaNegra, Zapiga y Negreiros. El proceso descrito, se utilizó con pequeñas modificaciones hasta 1880. Posteriormente, el chileno Pedro Gamboni* (CORFO, 1989), reemplazó el combustible utilizado en el proceso, por inyección directa de vapor. Veinte años más tarde el inglés, James T. Humberstone, introdujo la inyección indirecta de vapor y adoptó el proceso de lixiviación en contracorriente desarrollado por Shanks, para la obtención de ceniza de soda por el proceso Le Blanc. Este proceso “Shank” permitió utilizar caliches de 15% en ley, frente al de 50% usado en los procesos anteriores, traduciéndose así, en una gran explotación de la calicheras que alcanzaron en su mayor auge a tener en funcionamiento 300 oficinas. La industria salitrera se había convertido en la principal actividad económica del país. En 1866 Santiago Humberstone descubrió caliche en la provincia de Antofagasta lo cual contribuyó al desarrollo de la industria en la zona. El desarrollo de los nitratos sintéticos en la década del 20, junto con la recesión económica de los años 30, impactaron severamente la industria salitrera provocando una baja en el precio del salitre y el proceso Shanks en estas condiciones, pasó a ser antieconómico, cerrándose las oficinas y comenzando el peor periodo que ha vivido la industria nacional. Es así como el 16 de Mayo de 1944 se cierra la oficina Santa Laura, emblemática para los pampinos. Sólo cuatro oficinas salitreras se mantuvieron en producción hasta 1978, año en que paralizó sus actividades la oficina Victoria. La primera planta elaborada del sistema gunggenheim se instaló a fines de 1920, proceso utilizado hasta la fecha, fue posible trabajar el mineral de ley minima (7% en nitrato), lixiviándolo a bajas temperaturas (42%), de esta forma se redujeron costos de producción, que permite la sobrevivencia de la industria los años siguientes. Como parte de un plan para reorganizar la industria chilena del salitre, en Chile, nace en 1968 la Sociedad Química y Minera de Chile, SOQUIMICH. En sus inicios, la propiedad de la compañía era compartida entre el estado (CORFO) y capitales privados (Cía. Salitrera Anglo Lautaro S.A.). En 1971, la empresa pasó a manos del Estado, y en 1983, CORFO comenzó la privatización de la empresa, proceso que culminó 1988. Siendo hoy día SQM, una industria próspera que no sólo comercia los nitratos naturales, si no desarrolla nuevos productos, ofrece al mercado nitrato de potasio, sulfato de sodio, nitrato de sodio, yodo y derivados, cloruro de potasio, ácido bórico, carbonato de litio, y todas las mezclas de fertilizantes de especialidad, industrial, grado técnico, etc., ver Figura Nº5. Esta empresa espera, para el 2000 producir 1,5 millones de toneladas de cemento, contando con un plan de inversiones en proyectos de unos US$600 millones, que se traducirá en un aumento de la producción en 1,2 millones de toneladas de nitratos; 250.000 toneladas de sulfato de potasio; 600.000 toneladas de cloruro de potasio; 120.000 toneladas de sulfato de sodio; 16.000 toneladas de ácido bórico; 8.000 toneladas de yodo; y 22.000 toneladas de carbonato de litio. .

* Porteño, nacido en 1825, de inquietudes científicas, que viajó a Estados Unidos para especializarse en química. A los 25 años comenzó a estudiar la elaboración del salitre.


FIGURA Nº1: Vista de la Oficina de Pedro de Valdivia, ubicada en la II región de Antofagasta. Tomada de la 14ª Memoria Anual SQM, 1985.


Con las ventas SOQUIMICH espera para el año 2000, un aumento entre un 6 % al 7 % en sus ventas, que significará totalizar un monto del orden de US$ 530 millones. Principalmente, este aumento será producto de un mayor volumen de ventas de nitrato, de alrededor de un 6 % y de carbonato de litio, que subiría a un 10 %. Asimismo, la empresa aumentará la producción de sulfato de potasio y cloruro de potasio en un 40 %, debido a la entrada en operaciones de una nueva planta, en asociación con Norsk Hydro cuya inversión fue de US$ 20 millones. 2.GEOLOGIA Y GENESIS

FIGURA Nº2: Mapa de distribución de yacimientos de nitratos. Tomado de Pueyo et al., 1998 En el norte de Chile se distribuyen, a lo largo de una franja de unos 700 km, con un ancho variable entre 30 y 50 km, los depósitos de nitratos, entre la parte oriental de la Cordillera de la Costa y occidental de

la Depresión Central, sus coordenadas por el norte so 19º 30` y 26º 00 al sur y a una altitud promedio del orden de 1000m. A lo largo de su eje longitudinal, esta franja discontinua está interrumpida por cubiertas sedimentarias más jóvenes, Figura Nº2 referido a ubicación de los yacimientos de nitratos, tomando de Pueyo et al. 1998. Estos yacimientos corresponden a un complejo de sales principalmente sulfatos, cloruros, nitratos, boratos y carbonatos de Na, Ca, Mg y K, además se encuentran en asociación con sales de rara ocurrencia natural, como yodatos, cromatos y percloratos, Tabla Nº3. Los análisis de la mena de nitrato, llamada "caliche", demuestran que están prácticamente presentes todos los elementos químicos y minerales muy complejos y novedosos (existen 5 minerales nuevos descritos en los últimos diez años). Ericksen (1981) clasificó estos yacimientos según su emplazamiento, en rocas o depósitos aluviales. Principalmente estos depósitos son de tres tipos, aluviales, en rocas y en salares, todos ellos han sido explotados en su oportunidad. Se conocen como depósitos aluviales o sedimentarios, aquellos en los cuales la mena salina se dispone como cemento de sedimentos clásticos, rellenando poros y cavidades de menor tamaño que en los yacimientos de rocas. Las porosidades sedimentarias alcanzan milímetros, su mena es de color oscuro pardo. Estos cuerpos muestran un perfil muy característico que, en una secuencia desde arriba, es la "chusca", la sigue la "costra" y en la parte inferior está el "caliche”. La unidad económica "caliche", puede alcanzar potencias variables desde algunos metros hasta doce o más. Ocasionalmente, se ha hablado de la presencia de secuencias cíclicas, donde estas unidades se repiten. Estos depósitos son los de mayor distribución y volumen y los únicos explotados en la actualidad. Los yacimientos en rocas, se caracterizan porque los minerales de mena rellenan las fracturas abiertas. Se presentan en forma de vetas y mantos, con


potencias desde centímetros a decímetros y se emplazan en rocas del basamento. Estas vetas y mantos fueron explotadas en el pasado, con el sistema tradicional a rajo abierto y laboreos subterráneos. El caliche se presenta de color blanco. Los del tercer tipo, son salares, que según algunos autores, corresponden al enriquecimiento en nitratos de las costras de ciertos salares debido a la acción capilar. La génesis de los depósitos de nitrato ha sido objeto de investigación durante más de cien años, habiéndose propuesto muy diversos mecanismos para el proceso de fijación del nitrógeno, fenómeno indudablemente difícil de explicar. Algunas de estas teorías son: • El nitrógeno proveniente de la lixiviación del

guano de las aves marinas. • El nitrógeno se habría fijado en el suelo por

descargas eléctricas, con ocasión de tempestades como los que ocurren actualmente en la Cordillera Andina.

• Descomposición de algas marinas producto de un antiguo brazo de mar o de materia vegetal continental en un lago interior

• Meteorización de rocas con contenido de amonio y acumulación eólico de las partículas amoniacales liberadas.

• Fijación del nitrógeno atmosférico por acción de bacterias existentes en playas de antiguos lagos o en suelos húmedos

Independiente de los procesos que se discutan para la génesis de los depósitos, las incógnitas deben separarse en varias preguntas parciales como el origen de los nitratos y otras sales aún más difíciles de explicar en su ocurrencia natural (percloratos, por ejemplo), los procesos de concentración, la asociación o determinados marcos geológicos, etc. Actualmente, según Pueyo et al. (1998), se maneja la idea de génesis asociada a la actividad volcánico-intrusiva del cretácico superior - terciario inferior. Estos autores concluyen que, en las salmueras madres de los yacimientos de nitratos han debido de intervenir procesos termales y reciclaje por lixiviación de sales previamente formadas por las condiciones del medio. Finalmente, su preservación se debe a condiciones climáticas áridas y al "sellamiento" de los depósitos por sales que se depositaron posteriormente.

3.DESCRIPCION GENERAL DE LA INDUSTRIA DEL SALITRE CHILENA En este apartado sólo se da una descripción amplia de los procesos que involucran la explotación de los yacimientos de nitratos, pero no detallaremos la obtención de los distintos productos involucrados, por cuanto cada uno de ellos serán tratados en forma más amplia, dando una detallada descripción del proceso que se realiza en Chile, otras alternativas, usos y aplicaciones, importancia en el mercado nacional y mundial, valor económico y algunas propiedades físicas y químicas. Una de las primeras publicaciones en que se detalla el proceso, mencionado en Crozier, R. (1999) “El salitre hasta la Guerra del Pacífico: Una revisión” • “William Bollaert, capataz y químico que

trabajó en la fabricación del nitrato de caliche, describe lo que vio en La Noria, durante su visita a Iquique, en 1854.

Terminado el cateo y encontradas las buenas calicheras, se construyen chozas de sal del salar y norias. Se instalan paradas con un par de calderos de fierro fundido, depósitos o estanques decantadores, bateas de fierro o madera para emplear como cristalizadores, estanque para aguas madres. Después se reúnen las provisiones para los trabajadores y los animales. El dueño o salitrero puede comenzar a trabajar, habiendo antes denunciado sus estacas de 200 varas cuadradas. Luego el salitrero ordena al barretero perforar pozos con gruesos hierros, atravesando la costra y el caliche hasta llegar a la coba, donde se hace una cámara más ancha, llamada la "taza", en la cual se ponen 15 quintales de pólvora hechiza. La parte superior del hoyo se cubre con tierra bien apisonada. La construcción denominada "bombón", se truena y se da vuelta el mineral. Los trozos más grandes se rompen y arruman, para luego poner el caliche en canastas que son llevadas por asnos a la oficina o a la refinería. Las colpas grandes son reducidas a tamaños más pequeños por el acendrador y tiradas al fondo, y cuando está casi lleno de caliche, se le agrega agua y se comienza a hervir, agregando más caliche cada cierto tiempo. En unas siete u ocho horas, las aguas se han saturado llegando la temperatura a 240 grados Fahrenheit. En ese momento, se le agregan las aguas madres.


El fondeador ahora saca con palas la borra, tierra y sal que se ha precipitado al fondo del caldero. La solución se saca con baldes, pasándola a los estanques decantadores, donde más ripio se decanta, la solución clara se traspasa a las enfriadoras, donde ocurre la cristalización, y se produce el salitre o nitrato de sodio refinado, que se saca con palas de las bateas, y es puesto al sol para secarlo. La industria del salitre ocupa a casi toda la población de la provincia, cerca de 12 mil personas, exclusivo de los extranjeros y trabajadores chinos". En el siglo pasado, es curiosa también la descripción de los trabajos y los sueldos de los operarios en las faenas salitreras: el barretero o cateador del caliche, ganaba 100 pesos al mes.

El particular, o el que carga el hoyo que ha hecho el anterior, prende la mecha y procura la explosión, quiebra la costra y el caliche y ayuda al carretonero a cargar la carreta, 90 pesos. El corralero, 75 pesos. El carretonero que atiende a los animales 80 y 90 pesos, según sea la antigüedad en el servicio. El ripiador que saca el ripio de los cachuchos 1,50 por cada fondada o 90 pesos. El cargador, que conduce el caliche del montón a los cachuchos, 85 pesos. El acendrador, que tritura con el combo los pedazos grandes de caliche, 67 pesos. El corrector, que corre con todos los peones, menos los de máquina, 105 pesos. Hay mecánicos que ganan 250 pesos. Herreros, 160 y caldereros, la misma suma. Hay otros mecánicos que ganan 180 pesos; los herreros, 150; y ayudantes de éstos, 90. Los carpinteros ganan entre 90 y 102 pesos. Los procesos de extracción, lixiviación y purificación han tenido un devenir histórico que se puede resumir de la siguiente manera:

Sistema de Paradas: Era empleado usando caliches de muy alta ley en nitratos que se explotaban en minas subterráneas y prácticamente ubicando in situ las "plantas". El caliche era tratado en terreno, lixiviándolo directamente en fondos de cobre con aguas caliente, donde se cocía mediante un fogón. Con el calor, se precipita el cloruro de sodio y el agua se satura, separándose así el nitrato del resto de los minerales. Posteriormente se separa la solución de las "borras" y precipita el nitrato por cambios de temperatura. Sistema Shanks: Al igual que el sistema anterior, se basa también, en el empleo de vapor de agua pero en forma indirecta. Consiste básicamente en una lixiviación del caliche previamente molido a tamaños medios a finos en una molienda primaria y otra secundaria. El material sólido permanece asociado con soluciones que se van enriqueciendo en nitratos, a medida que éstas se acerca a su punto de ebullición. El sistema Shanks trabajaba con leyes de cabeza del orden del 14 % y se lixivia a temperatura próxima a los 100ºC. La lixiviación es sistemática con recirculación de las soluciones. Posteriormente se traslada a estanques, donde el nitrato precipita desde las soluciones, por enfriamiento, a temperatura ambiente. Sistema Guggenheim: El caliche es colocado en estanques de lixiviación mientras que un resto más fino (25%), es enviado a relaves de donde se extrae el yodo de la solución. Se lixivia con agua caliente, hasta 40º C, hasta que se sature en nitrato de sodio. Posteriormente es enfriada hasta 15ºC, para que precipite el exceso de nitrato. La solución es tratada para la recuperación de yodo y se hace recircular. Se estima que el 75 % del nitrato es recuperado en este circuito cerrado. Las soluciones concentradas son tratadas en piscinas de evaporación solar, donde cristaliza el nitrato de sodio. El nitrato cristalizado recibe un último tratamiento en la Planta Granuladora donde es fundido en hornos reverbero y luego es bombeado y enfriado en sistema de tipo ducha con diámetro de salida de 0.027 pulgadas. Se enfría en contacto con el aire y se convierte en nitrato granulado con una concentración entre el 94 al 98%. Modificaciones en el Sistema Guggenheim han permitido la recuperación de otras sales del sistema. Estas consisten, básicamente, en añadir agua adicional al sistema que permite la disolución de otras sales que permanecían en el mismo. Las


soluciones no son reincorporadas al sistema sino evaporadas y concentradas. 3.1. EXPLOTACION MINERA La explotación minera se realiza por medio de rajos, los cuales tienen extensiones de 20 a 30 km de frente, y a una distancia promedio de sobre 40 km de la planta de procesos. La extensión de la mina requiere alrededor de 150 km de línea férrea en la mina y aproximadamente 40 km en la planta. El caliche, en el cuerpo mineralizado es un estrato delgado y cubierto con sobrecarga, que tiene una ley promedio del 8% en nitrato, con un espesor de 1 a 2 metros y que requiere la remoción de 1 a 3 toneladas de sobrecarga por tonelada de mineral explotado. La ley y composición cambia, a distancias entre 50 y 100 metros, por lo que los frentes requieren ser modificados con cierta frecuencia. Para ello, se efectúan cateos previos de exploración en una malla de 500 metros cuadrados, desechándose aquellas áreas que presenten una ley de corte menor que el estipulado. El caliche del stock pile es cargado con cargadores frontales o pala a los carros calicheros, los que son enviados en un convoy de carros al sector de patios, por locomotoras de 66 toneladas. 3.2. RECONOCIMIENTO QUIMICO Y MINERALOGICO DEL CALICHE El caliche es previamente molido, para ingresar al proceso de lixiviación, donde podrán extraerse el nitrato y yodo, por intermedio de soluciones las que a través de diferentes operaciones podrán obtenerse los distintos productos que ofrece esta industria en sus diferentes plantas, ver Figuras Nº4 y Nº5. Minerales identificados por difracción de rayos x Un análisis de caliche se presenta en la Tabla Nº1 y en la Tabla Nº2 se presenta un análisis de las arcillas asociadas al nitrato. Se identificaron por DRX de las arcillas del caliche, diferentes minerales que se presentan en las Tablas 2A y 2B. De la cristalización de soluciones lixiviadas en agua fría y posteriormente recristalizadas entre 50º a 75°C y secadas a 100°C, se reconocen los minerales de la

parte soluble y de las fracciones arcillosas del residuo insoluble. Detalles de un lámina al microscopio de, se observan en la Figura Nº6. Según Pueyo et al. (1998), los minerales reconocidos mediante microscopía óptica y Difracción de Rayos X más importantes cuantitativamente son cloruros, nitratos y sulfatos, el resto aparecen subordinadamente. TABLA Nº1: Análisis típico del caliche

NaNO3 8,48 % Na2SO4T 17.13 % I2 0.0354 % K 0.486 % Ca 2.71 % Mg 0.25 % NaCl 5.22 % Na2B4O7 0.45 % KClO4 0.0344 % H2O 1.74 % Na2SO4Ap 7.50 %

Na2SO4T : Sulfato Total Expresado como Na2SO4 Na2SO4 ap : Sulfato de sodio aprovechable. Fuente: Ericksen et al., 1988 TABLA Nº2 A: Minerales Salinos Compuesto Composición Mineralógica Halita NaCl Nitrato NaNO3 Darapskita Na3(SO)4 NO3*H2O Humbertonita K2Na7Mg2(SO)4 NO3*6H2O Glauberita Na2Ca(SO4)2 Hidroglauberita Na4Ca(SO4)3 Tenardita Na2SO4 Yeso Ca(SO)4 2H2O Borax Na2B4O5(OH)4*8H2O Tincalconita Na2B4O5(OH)4*3H2O Trona NaCO3(HCO3)*2H20c Burkita Na6(CO3)(SO4)2 Anhidrita Ca2SO4 Fuente: Ericksen et al., 1988

TABLA Nº2B: Residuo Insoluble. Fracción de Lodo Fracción de Arcilla Composición Mineralógica Moscovita Montmorillonita (OH)4Si8Al4O20*n H20c


Biotita K (FE, Mg)3 AlSi3 O10 (F, OH)2 Clorita Ilita (OH)4K2(Si6 Al2O20) Cuarzo Feldespato Kaolita (OH)8Si4 Al4O10) Yeso Ca(SO)4 2H2O Anhídrido Clorita Calcita CaCO3 Dolomita CaMg(CO3)2 Zeolita (sin identificar) Grupos SiO4 - AlO4

Fuente: Ericksen et.al., (1988) Los mismos autores mencionan que, al considerar un perfil vertical, en un yacimiento tipo roca o sedimentario, se encontrarían en superficie los sulfatos y a profundidad los cloruros y nitratos. Estando presente en mayor cantidad la halita y nitratina, mientras que, la anhidrita, glauberita, bloedita se presentan en menor proporción. La hidroglauberita fue descrita originalmente como un mineral de los salares, sin embargo es muy probablemente que sea una mezcla de darapskita y nitronatrina. TABLA Nº3: Minerales reconocidos en los depósitos de nitratos en Chile. De Pueyo et al. 1998 y Garcés, 1999. CARBONATOS

SULFATOS

Calcita CaCO3 Yeso CaSO4·2H2O Thenardita Na2SO4 CLORUROS Mirabilita* Na2SO4·10H2O Silvita KCl Polihalita Ca2MgK2(SO4)4·2H2O Anhidrita CaSO4 Glauberita CaNa2(SO4)2 BORATOS Astrakanita* Na2Mg(SO4)24H2O Kaliborita KMg2H(B6O8(OH)5)24H2O Epsomita* MgSO47H2O Probertita NaCa(B5O7)(OH)43H2O Hidroglauberita* 2Na2SO4CaSO42H2O NITRATOS Kieserita* MgSO4H2O

YODATOS Nitratina Nitrokalita o nitro

NaNO3 K NO3 Fuenzalidaita K6(Na,K)4Na5Mg10((SO4)12(IO3)12)

12H2O Darapskita NaNO3Na2SO4 H2O Lautarita Ca(103)2 Humberstonita Ka3Na7Mg22 NO3(SO4)3 6 H2O Bruggenita Ca103H2O CROMATOS Hectorflorecita Na9((IO3)(SO4)4) Dietzeita Ca(103)2CaCrO4 OXIDOS Lopezita* K2Cr2O7 Hematites Fe2O3 Tarapacaita* K2CrO4 SILICATOS Iquiqueita* Na4K3Mg(CrO4)B2O39(OH)12H2O Cuarzo, leulandita, laumontita * Reconocidos por Ericksen et al., 1988 Tabla Nº4: Composición Química de los nitratos chilenos Iones María Elena Pedro Valdivia Insolubles 60 73.2 Soluble 40 26.8 NO-

3 16.64 23.68 Cl- 17.67 14.43 SO=

4 31.06 24.61


B2O3 1.37 1.20 CO3

= nd nd IO3

- 0.17 0.23 ClO4

- 0.067 0.13 NO2

- nd nd K+ 1.52 2.09 Ca+ 5.67 4.29 Mg+ 1.82 0.56 Na 21.13 22.29 H2O 2.70 6.49 Fuente: Ericksen et.al., (1988) 4. PRINCIPALES PROCESOS UTILIZADOS 4.1 LIXIVIACION Y FILTRACION La lixiviación es un proceso en el cual se extraen, uno o varios solutos de un sólido, mediante la utilización de un disolvente líquido (el constituyente puede ser líquido o sólido). En el caso de la industria salitrera, se utiliza agua fresca y salmueras enriquecidas obtenidas en parte del proceso, es decir, solución de nitrato después de su extracción. Los equipos utilizados en la extracción sólido-líquido incluyen siempre dos etapas: • Contacto entre el sólido y el disolvente para efectuar la transferencia de soluto al disolvente • Separación de la solución resultante del sólido residual. El proceso de lixiviación en la industria del salitre consiste en lixiviar en contra corriente el material que es cargado a los estanques de lixiviación de hormigón armado, denominados "cachuchos". La separación se puede efectuar en el mismo estanque, esperando su sedimentación, o la utilización de equipos de filtración al vacío. La separación de los sólidos suspendidos en el líquido, da origen a dos fracciones valiosas, una líquida y otra sólida. La formación de la capa (o queque) de partículas sólidas queda retenida sobre la superficie del cuerpo poroso, a menudo un tejido, que constituye el medio filtrante. Una vez que se ha formado esta capa, su superficie actúa como medio filtrante, depositándose los sólidos que van aumentando el espesor del queque, mientras que el líquido claro pasa a través de él. El queque se compone, por consiguiente, de una masa voluminosa de partículas de forma irregular entre las que hay conductos capilares. Como en estas operaciones de transferencia de masa, los cálculos de la lixiviación se basan en el concepto de una “etapa de equilibrio o ideal”, que se define como una etapa a partir de la cual la solución que resulta es de la misma composición que la solución que se adhiere a los sólidos que salen de la etapa. 4.2 PROCESO DE EVAPORACION SOLAR Las pozas reciben soluciones débiles procedentes de los lavados de ripios con agua, antes de disponer de ellos a los botaderos. Estas soluciones débiles llamadas “Brines” contienen aproximadamente 100 a 120 g/l de nitrato de sodio, 160 g/l de sulfato de sodio, 5 g/l de ácido bórico, 15 g/l de magnesio, 1 g/l de yodo y más o menos 10 g/l de potasio. Las soluciones se acumulan en las pozas de evaporación solar en donde se concentran por evaporación natural del agua, producto de la energía solar y los vientos reinantes de la zona. De acuerdo con el equilibrio de las sales en solución y a medida que aumenta la concentración de éstas, se produce la precipitación de las sales menos solubles, principalmente cloruro de sodio y sulfatos, estos últimos a razón de 11.8 partes de sulfato de sodio por una parte de magnesio. La precipitación se produce en forma de una fase sólida estable, representada por una sal doble llamada “Astrakanita”, sulfato doble de sodio y magnesio. El conjunto de sales precipitadas en los fondos de los pozos, son sales de descarte eliminadas del sistema.


Cuando las soluciones en los pozos han alcanzado una concentración adecuada en nitrato, se bombea a una planta de refrigeración, para su enfriamiento a 0º C, obteniéndose la cristalización de una mezcla de nitrato de potasio y nitrato sódico. El salitre potásico predomina y como tiene mayor valor económico que el salitre sódico, en consecuencia, su producción a gran escala es de suma importancia. La evaporación solar de los pozos, en su término medio anual, es de aproximadamente 5.0 litros, por metro cuadrado día, de manera que los 10 pozos existentes en Coya, evaporan diariamente alrededor de 2300 m3 de solución. 4.3 CRISTALIZACION El proceso de cristalización consiste en separar las sales en estado sólido, a partir de soluciones enriquecidas de éstas, por medio del enfriamiento de las soluciones. La formación de cristales se produce debido a la sobresaturación del sistema, y ésta se logra a partir del enfriamiento de las soluciones. La planta de cristalización está dividida en dos sectores: en uno se cristaliza el salitre sódico, y en el otro se produce el sulfato de sodio decahidratado. Para ambos procesos se utiliza el mismo sistema de enfriamiento. En la obtención del salitre, las soluciones fuertes de la lixiviación del caliche, son enfriadas a unos 10º C, precipitándose el nitrato en forma de pequeños cristales que se separan de la solución restante o "agua vieja" por decantación y secadores centrífugos. En la última etapa de enfriamiento de las soluciones fuertes se efectúa en una planta de refrigeración con amoníaco anhidro. 4.3.1. Cristalización Coya Sur: El nitrato existente en la pampa es, por lo general, NaNO3, que contiene muy poca proporción de KNO3. Para satisfacer la demanda del mercados, el producto se debe enriquecer con un mayor contenido de potasio. El potasio adicional se obtiene agregando KCL, a la solución concentrada proveniente de los pozos de evaporación solar, en la planta de muriato. La solución enriquecida en potasio es tratada en la planta de cristalización de Coya Sur , donde es enfriada hasta que se logra la precipitación del salitre en forma de cristales muy finos. Esta pulpa es separada del líquido (agua vieja o solución débil) por espesadores, y posteriormente es enviada a la planta de cristalización del salitre potásico, obteniéndose el salitre potásico granulado. 4.3.2. Planta Sulfatos: Las soluciones ricas en sulfato que se obtienen en la lixiviación, son procesadas en la planta de cristalización de sulfatos. Allí se obtiene el sulfato decahidratado, el cual, conjuntamente con parte de las sales extraídas de los pozos, son procesadas en la planta de cristalización de Coya Sur, obteniéndose el sulfato de sodio anhidro. 4.3.3 Composición química: Un análisis de la composición química en los depósitos de nitratos chilenos de las plantas de María Elena y Pedro de Valdivia, son reportados en Ericksen et.al. (1988). Estos valores corresponden al promedio de sus valores, obtenidos en dichas plantas durante el periodo de 1932- 1967, en % peso. Posteriores estudios, en relación a la mineralogía y evolución de las salmueras madres en yacimientos de nitratos, han sido realizados por Ericksen (1994), Cabrera et al. (1995), Bohlke et al. (1997) y Pueyo et al. (1998). 4.4 PRODUCTOS TERMINALES Los productos que se elaboran y comercializan en el mercado nacional e internacional son los siguientes: 1.- Nitrato de sodio grado agrícola (salitre sódico agrícola). 2.- Nitrato de sodio grado industrial (salitre sódico industrial). 3.- Nitrato de sodio-potasio (salitre potásico). 4.- Iodo. 5.- Sulfato de sodio. 6.-Nitrato de potasio 7.-Carbonato de Litio 8.-Sulfato de potasio


9.-Cloruro de potasio En las Figuras Nº3 y Nº4 se visualiza un esquema de los diferentes productos comerciales obtenidos del caliche, los cuales son tratados en su forma más amplia en los apartados correspondientes a nitratos de sodio, potasio y yodo respectivamente.

5. LA SOCIEDAD QUÍMICA Y MINERA DE CHILE, SQM1 Como parte de un plan para reorganizar la industria chilena del salitre, en Chile, nace en 1968 la Sociedad Química y Minera de Chile, SOQUIMICH. En sus inicios, la propiedad de la compañía era compartida entre el estado (CORFO) y capitales privados (Cía. Salitrera Anglo Lautaro S.A.). En 1971, la empresa pasó a manos del Estado, y en 1983, CORFO comenzó la privatización de la empresa, proceso que culminó 1988. El período 1988 - 1993 se caracterizó por ser una etapa de modernización de sus plantas productivas. Se realizaron importantes cambios en los procesos mineros y productivos y se construyeron plantas de mezclas de fertilizantes en Bélgica y Chile. Con la finalidad de aumentar el valor agregado a sus ventas, en este período se introdujeron nuevos productos, tales como el nitrato de potasio y los derivado del yodo y se implementó el concepto de mezclas de especialidad. Se incorporó a la línea de productos, además, el nitrato de potasio técnico y se dio inicio a la producción de cloruro de potasio y carbonato de litio.

1 FUENTE: Memoria Anual SQM, 1997


A fines del año 1993, SQM adquirió el proyecto Minsal y efectuó de esta forma su primera colocación de acciones en el mercado nacional e internacional mediante el mecanismo de los ADR, aumentando su capital en aproximadamente US$ 170 millones, a objeto de financiar su plan de inversión. La principal característica de esta empresa es la de producir los únicos nitratos naturales en el mundo (del orden de 840.000 ton en 1994); ocupa más de un 40% del mercado doméstico en fertilizantes; líder en la producción de yodo con más del 40% del total mundial (Septiembre de 1995); tiene alianzas con empresas internacionales, lo que le permite poner valores agregados a sus materias primas, como es el caso del yodo, además de situarle como líder en la producción de derivados del yodo.

Produce y distribuye también fertilizantes de especialidad y materias primas para la industria química. Posee una red de distribución nacional e internacional que tiene del orden de 350.000 clientes en 60 países. La producción de fertilizantes corresponde a un 63%, la de químicos industriales al 16%, la de yodo y derivados al 12% y de otros productos al 9%. Sus ventas alcanzaron a US$ 314 millones en 1994, mientras que a Septiembre de 1995 eran del orden de US$ 312 millones, con 40% más altos que en mismo lapso del año anterior. Los productos son los que SQM, llama Fertilizantes de Especialidad (nitrato de sodio, nitrato de potasio, salitre potásico, sulfato de potasio y mezclas). Entre las mayores ventajas que presentan sus productos son el de ser naturales, totalmente solubles en agua, no acidifican los suelos y están libres de cloro. En el ámbito de la aplicación podemos mencionar al cultivo de hortalizas, tabacos, frutas, cereales, caña de azúcar y algodón. Durante este período la Compañía realizó una segunda emisión de capital por un monto total aproximado de US$ 150 millones, siendo la primera compañía chilena en colocar sus acciones por segunda vez en los mercados internacionales. Concluyendo este período con la obtención de un crédito bancario a largo plazo por US$ 200 millones, cuya finalidad es financiar parte de su futuro plan de inversiones.


En 1995, inició la producción de KNO3 técnico, y en 1998 inicia la producción de H3BO3. Los Químicos industriales son NaNO3 industrial, KNO3 técnico, Na2SO4 y H3BO3. Estos químicos constituyen insumos fundamentales de una variada gama de industria de alta tecnología y exigentes requerimientos. Se utilizan en fabricación de vidrios de alta resolución para pantallas de computadores y TV, en la producción de cerámicas y explosivos especiales, en tratamiento de metales, procesos de blanqueo en la industria de celulosa y en la fabrica de detergente. Esta empresa está en expansión ya que sus actividades mineras buscan horizontes fuera del país, mientras que, en el aspecto doméstico, desarrolla nuevos proyectos como MINSAL, otros en la exploración minera de metálicos, además de algunas en menas no-metálicas. Aparece claro que esta empresa está superando una de las desventajas de la Minería No Metálica del país al poner valor agregado a sus productos, desarrollando nuevos productos e investigando nuevos usos. Esto lo realiza ya sea por medios propios o a través de alianzas estratégicas. Las fortalezas de la empresa se basan en una disponibilidad única, a nivel mundial, en que sus recursos naturales forman la base de sus productos. Esto le ha permitido la diversificación de sus actividades, reducción de sus costos y agresividad en el campo internacional de los negocios. Asimismo, desde el inicio de su privatización ha ido en continua alza, eliminó todas las limitaciones de una empresa que fue subsidiada por el Gobierno por muchos años y considerada como “una empresa social”.


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.*FUENTE: Tomado de la Memoria Anual SQM, 1997


FIGURA Nº6: Detalles de una lámina tomada de Pueyo et al. , 1998 1: Asociación de bloedita (B), darapskita (D), nitratina (N), halita (H). Los cristales de nitratina contienen inclusiones sólidas de nitro. 2: Asociación de bloedita (B), humberstonita (HB), nitratina (N), halita (H). 3: Asociación de glauberita (G), halita (H), nitratina (N), hectorfluoresita (HF). 4: Fuenzalidaita (F) sobre nitratina (N) 5: bloedita (B), halita (H), kaliborita (K) 6: Probertita (P) rellenando una fisura en halita (H). Forman parte de una asociación glauberita, halita, nitratina, probertita.


6. REFERENCIAS Böhlke, J.; Ericksen, G. y Revesz, K.: Stable isotope evidence for an atmosphere origin of desert nitrate deposits in northern Chile and southern California USA. Chemical Geology, Nº136, 135-152, 1997 Bermúdez, Oscar,: Historia del salitre. Ediciones Pampa desnuda, 1987 Cabrera, L.; Chong, G.; Jenssen, A.; Pueyo, J.; Sáez, A. y Wilke, H: Cenozoic and Quaternary lacustrine systems in northern Chile (Central Andes, arc and fore arc zone) Recent and ancient lacustrine systems in convergent Margins. GLOPALS-IAS Meeting. Excursion Book, 77 p., 1995 Crozier, R.: Hitos en la Historia del salitre” en Boletin Minero Nº1118, Febrero, 1999 Chong, G.: The nitrate deposits of Chile in tectonics of the southern Central Andes. Structure and evolution of an active continental margin. Reutter, K.; Scheuber, E.; Wigger, P. (Edit.), Springer, 303-316, 1994 Diagnóstico de la Minería no metálica de Chile. CORFO- INTEC Chile, vol. 2, 892-921, 1989 Ericksen, G.: Geology and origin of the Chilean nitrate deposits. U.S. Geol. Surv., Profesional Paper Nº1188, 37p., 1981. Ericksen, G.; Hosterman, J. y Amand, P.: Chemistry, mineralogy and origin of the clay-hill nitrate deposits, Amargosa River Valley, Death Valley Region, California, USA. Chemical Geology, 67, 85-102, 1988. Ericksen, G.: Reply discussion of a petrographic study of the Chilean nitrates. Geological Magazine, vol. 131, 6, 849-852, 1994 14ª Memoria Anual 1985. Sociedad Química y Minera de Chile S. A., Santiago de Chile, 68 p., 1985 Garcés, I. (1999): Geochemistry of Salar of Huasco, Chile. Conference 8th World Salt Symposium 2000, The Netherlands, 2000 Memoria Anual 1997. Sociedad Química y Minera de Chile S. A., Santiago de Chile, 144 p., 1997 Pueyo, J., Chong, G. y Vega, M.: Mineralogía y evolución de las salmueras madres en el yacimiento de nitratos. Pedro de Valdivia, Antofagasta, Chile. Rev. Geol. Chile, 25, 1: 3-15, 1998. Spiro, B. y Chong, G.: Origin of sulphate in the salar de Atacama and the Cordillera de la Sal. Initial results of an isotopic study. In International Symposium, Nº3, Andean Geodynamics (ISAG), 703-707, 1996

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