Desarrollo de una ingeniería básica para la producción de arcillas activadas a partir de mineral nacional.

Abstract

El presente trabajo tiene por propósito el estudio de un proceso para fabricar arcillas activadas a partir de caolín nacional. El estudio se hizo para la empresa "Sales, Ácidos y Solventes, S.A.". En base a las numerosas patentes consultadas, que abarcan un período de 1900 — 1970; a las aptitudes tecnológicas de que dispone la empresa, de sus equipos disponibles y de los mercados en los que le interesa participar, se decidió experimentar un proceso que utilizara ácido sulfúrico como el ácido mineral para activar la arcilla y un caolín del mayor contenido de alúmina posible, que permitiera obtener una arcilla activada satisfactoria y sulfato de aluminio como subproducto.

Para tal propósito, se experimentó activar caolín a distintas temperaturas (104° — 216°C) y dosis de ácido en relación a la masa de la materia libre de volátiles de la arcilla (60 — 100%). Se evaluaron 25 condiciones distintas de temperatura vrs. dosis de ácido y se efectuaron dos corridas. Se realizó un análisis estadístico de los resultados obtenidos que tenía por propósito investigar la interacción entre temperatura, dosis de ácido y grado de activación. Para determinar el grado de actividad obtenido en cada condición, se clarificó una muestra de aceite de girasol y se midió la transmitancia del aceite. Para determinar la acidez residual en la arcilla, se utilizó la acidez en el aceite después del tratamiento con la arcilla.

Entre los resultados más relevantes, se encontró que a partir de los 160°C en adelante no existe un incremento de actividad considerable en la arcilla y que a dosis de ácido sulfúrico mayores de 60% en base a la masa de materia libre de volátiles del caolín, se demostró estadísticamente que no se obtiene una mayor actividad. Para fines del proceso de producción, la dosis de ácido que se seleccionó fue del 70% puesto que permite utilizar acero al carbón como material de construcción del equipo principal.

Los valores de acidez residual en el aceite, permiten concluir que el grado de acidez de las arcillas producidas es aceptable para su utilización en el blanqueo de aceites. Así mismo se demostró, que se obtiene una solución de sulfato de aluminio como subproducto del proceso, ya que en uno de los experimentos se obtuvo una extracción del 85% (masa/masa) del contenido de alúmina en el caolín, lo que de acuerdo a la experiencia de la empresa "Sales, Ácidos y Solventes, S.A." es absolutamente satisfactorio.

Tomando en cuenta lo investigado en patentes, se diseñó el diagrama de flujo general del proceso de activación de la arcilla. La ingeniería básica se orientó a las siguientes dos etapas: (I) mezcla ácido-arcilla y (II) activación. No abarcó los métodos para la eliminación de los sulfatos del producto final, pues se consideraron fuera del alcance del presente trabajo. Se puso énfasis en la ingeniería básica del mezclador robusto (pugmill), por ser un equipo fundamental en el proceso y con el que la empresa no cuenta; y en el horno rotatorio, por considerar las condiciones prevalecientes en dicho equipo, corno las fundamentales para la obtención de una buena arcilla activada. En cuanto a otros equipos, especialmente los de preparación de la arcilla y los de almacenaje de arcilla, agua y ácido sulfúrico, por ya tenerse disponibles, no fue necesario realizar amplias investigaciones.

Una vez realizada la ingeniería básica, se efectuaron los balances de materia y energía en el mezclador robusto (pug-mill) y en el horno rotatorio. Esto permitió determinar los consumos de combustible y de ácido sulfúrico para las condiciones establecidas en el proceso (es decir, 160°C y 70% de dosis de ácido sulfúrico en base a la materia libre de volátiles). La dosis óptima se seleccionó en base a los costos de ácido sulfúrico y a la posibilidad de construir el equipo con acero al carbón.

El presente trabajo permite concluir, por tanto, que es posible implementar en Guatemala una línea de producción para la fabricación de arcillas activadas y sulfato de aluminio en solución, simultáneamente.