PARTICLES ASSOCIATION STUDY OF A BORATE SAMPLE FROM SIJES DISTRICT, ARGENTINA

ESTUDIO DE LA ASOCIACIÓN DE PARTÍCULAS DE UNA MUESTRA DE BORATOS DEL DISTRITO SIJES, ARGENTINA

Rosa M. Torres Sánchez¹   Lilian E. Mattenella²

1 CETMIC. Cno. Centenario y 506, CC 49 - 1897 M.B. Gonnet, Argentina. E-mail: rosats@netverk.com.ar

2 INBEMI. Fac. de Ingeniería, INIQUI, Av. Bolivia 5150 - 4400 Salta, Argentina. E-mail: lematten@unsa.edu.ar

RESUMEN

La ampliación de los mercados que utilizan borato, principalmente el de la producción de fritas cerámicas, ha llevado a los productores de dicho mineral a mejorar su competitividad a través de su concentración y/o purificación tanto por medio de su molienda así como mediante la caracterización de minerales con alto contenido en B₂O₃.

En los minerales provenientes de Sijes, Provincia de Salta, Argentina, se han identificado principalmente colemanita e hidroboracita, con 50.84% y 50.54% en B₂O₃, respectivamente, lo cual los hace potencialmente interesantes para su utilización industrial. La técnica de purificación por deslamado en hidrociclón para purificar B₂O₃, permite la disminución de impurezas indeseables para la comercialización del borato (óxidos principalmente férricos, cloruros y sulfatos). Esta técnica de purificación no sólo elimina las lamas presentes sino que además genera poros, mediante la disminución de la superficie específica de las partículas. En este trabajo se analizan dos muestras obtenidas en diferentes etapas de purificación: después y previo al deslamado. Los análisis químicos y mineralógicos (método de Rietveld) de ambas muestras indican la disminución del porcentaje de colemanita, esmectita e illita en la muestra deslamada, con un pequeño aumento relativo del porcentaje de hidroboracita. Los parámetros de carga eléctrica superficial (PZC e IEP) coinciden con las observaciones de microscopía electrónica, revelando asociaciones entre los minerales sólo en la muestra sin deslamar.

Palabras clave: Minerales industriales, boratos, punto isoeléctrico, punto de cero cargas, análisis cuantitativo por el método de Rietveld.

ABSTRACT

The increasing range of borate uses, mainly in the ceramic frit market, led borate producers to improve competitiveness through concentration and/or purification steps in the mill circuit as well as in the characterization of high content B₂O₃ minerals.

Minerals coming from Sijes, Salta Province, Argentina, mainly identified as colemanite and hydroboracite, with 50.84 % and 50.54 % B₂O₃ respectively, are potentially interesting from an industrial point of view. The desliming purification technique in hydrocyclones used to upgrade B₂O₃ and downgrade undesirable impurities to the borate market (Rietveld method) mainly iron oxides, chlorides and sulphates) not only eliminates slimes but it also generates pores, through a decrease of the specific surface of the particles. Two samples under different purification steps were analyzed: deslimed and without desliming. The chemical and mineralogical analyses of both samples indicate a decreasing percentage of colemanite, smectite and illite in the deslimed sample with a small increase of hibroracite. The parameters of surface electric charge (PZC and IEP) match the observations made with the electronic microscopy, reveal mineral associations only in the sample without desliming.

Keywords: Industrial minerals, borates, isoelectric point, point of zero charges, quantitative Rietveld analysis.

ACKNOWLEDGEMENT

The authors thank PhD S. Conconi and Mr. O. Gamboni, for their cooperation in the quantitative mineralogical determination by Rietveld method and the determination of specific surface, respectively.

REFERENCIAS

[1] H.R. Flores, P.D. Villagrán. "Hidroboracita: Separación magnética de impurezas". INBEMI. Informe reservado. Argentina. 1996.

[2] H.R. Flores, P.D. Villagrán, O. Capalbi. "Processing of ulexite ores". Proc. 5th Southern Hemisphere Meeting on Mineral Processing, pp. 69-72. Buenos Aires, Argentina. 1997.

[3] H.R. Flores, L.E. Mattenella, S.K. Valdez. "Propiedades físicas, fisicoquímicas y químicas de boratos de la Puna". Actas VI. Jornadas Argentinas de Tratamiento de Minerales. Salta, Argentina, pp. 31-7. 2000.

[4] H.R. Flores, L.E. Mattenella, S.K. Valdez. "Physicochemical properties of borates from the south American Puna". Proc. VI SHMMT/XVIII ENTMME. Rio de Janeiro, Brasil, pp. 9-14. 2001.

[5] H.R. Flores. "El Beneficio de los Boratos". Editorial Crisol. Salta, Argentina, Vol. 98, pp. 24-30, 104, 146. 2004.

[6] W. Vickery and P. Nancarrow. "Borate raw materials for ceramic frit industry". Key Engineering Materials. Vol. 132-136, pp. 2172-75. 1997.

[7] S. Stefanov. "Applications of borate compounds for the preparation of ceramic glazes". Glass Tecnol. Vol. 41 N^o 6, pp. 193-6. 2000.

[8] M.S. Celik, S. Atak, G. Onal. "Flotation of boron minerals". Minerals & Metallurgical Processing, pp. 149-153. 1993.

[9] M.S. Celik, R. Bulut. "Mechanism of selective flotation of sodium-calcium borates with anionic and cationic collectors". Separation science and technology. Vol. 31 N^o 13, pp. 1817-1829, 1996.

[10] M. Hancer and M. S. Celik. "Flotation mechanisms of boron minerals". Sep. Sci. & Tech. 28 N^o 9, pp. 1708-1714. 1993.

[11] D.E. Garrett. Borates Handbook of deposits. Processing. Properties and uses. Academic Press Oxford. 1998.

[12] L.E. Mattenella. "Flotación por espuma de boratos del noroeste argentino". Editorial Gótica. Salta, Argentina. 2001.

[13] J.I. Goldstein and H. Yakowitz. Practical Scanning Electron Microscopy: Electron and Ion Microbe Analysis, Plenum Press, New York and London, pp. 26-30. 1975.

[14] H.M. Rietveld. "A profile refinement method for nuclear and magnetic structures". J. Appl. Crystal. Vol. 2, pp. 65-71. 1969.

[15] J. Rodriguez-Caravajal. "Fullprof. A program for Rietveld Refinement and Pattern Matching Analysis". Abstracts XV of Congress of the IUCr. Toulouse, France, pp. 127. 1990.

[16] International Centre for Diffraction Data. Mineral Powder Diffraction Databook, USA. 1993.

[17] S. Brunnauer, P. H. Emmett and E. Teller "Adsorption of gases in multimolecular layers". J. Amer. Chem. Soc. Vol. 60, pp. 309-319. 1938.

[18] M. Tschapek, R.M. Torres Sánchez and C. Wasowski. "Handy methods for determining the IEP of soils". Z. Pfl. und Bodenkunde. Vol. 152, pp. 73-76. 1989.

[19] L. Blok and P. De Bruyn. "The ionic double layer at the ZnO solution interface I. The experimental, PZC". J. Coll. Interf. Sci. Vol. 32, pp. 518-25. 1970.

[20] R.D. Bonetto, P. Zalba, M.S. Conconi, and M. Manassero. "The Rietveld method applied to quantitative phase analysis of minerals containing disordered structures". Rev. Geol. de Chile, 30 N^o 1, pp. 103-115. 2003.

[21] S. Gregg and K.S. Sing. "Adsorption surface area and porosity". 2nd edition. Acad. Press. London. 1982.

[22] L. Clausen and I. Fabricius. "BET Measurements, outgasing of minerals". J. Coll. Interf. Sci., Vol. 227, pp. 7-15. 2000.

[23] M. Escudey and G. Galindo. "Effect of iron oxide coatings on electrophoretic mobility and dispersion of allophone". J. Colloid and Interf. Sci. Vol. 93, pp. 78-83. 1983.

[24] J. Davies, J. Leckie. "Surface ionization and complexation at the oxide water interface: 3rd. adsorption of anions". J. Coll. Interf. Sci. Vol. 74, pp. 32-43. 1980.

[25] A. Breeuwsma, H. Lyklema. "Physical and Chemical adsorption of ions in the electrical double layer on hematite". J.J. Colloid Interface Sci. Vol. 43, pp. 437-448. 1973.

[26] J. Lyklema. "Fundamentals of Interface and Colloid". Sci. Vol. II, Chap. 3. Acad. Press, London, pp. 107. 1995.

[27] S. L. Swarten-Allen and E. Matijevic. "Surface and colloid chem. of clays". Chemical Rev. Vol. 74 N^o 3, pp. 385-390. 1974.

Recibido 13 de marzo de 2006, aceptado 11 de septiembre de 2006