Lunes 3, marzo de 2025 por Ing Gilberto Rodríguez
Santo Domingo, RD – “Tierras raras” es el nombre común que reciben 17 elementos químicos en la tabla periódica, 15 del grupo de los lantánidos (lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometió, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio y lutecio) más el escandio y el itrio, siendo muy similares químicamente, por lo que siempre aparecen juntas en diferentes proporciones según el mineral que las contenga, trivalentes a excepción del cerio (Ce+4) y el europio (Eu+2), Contrario a lo que expresa su nombre no son tan escasas.
Las tierras raras son brillantes, de color gris hierro a plateados metálicos y muy buenos conductores de electricidad destacándose por sus propiedades magnéticas, sus aplicaciones son muy variadas, tales como en pantallas de televisor, teléfonos, etc., especialmente en el ámbito de las nuevas tecnologías utilizándose en multitud de aleaciones. El ejército las utiliza en componentes de gafas de visión nocturna, armas guiadas de precisión, equipos de comunicaciones, etc.
El beneficio, físico y químico, de las tierras raras implica la modificación mecánica y/o química del mineral extraído de una mina para separar la mena de la ganga y obtener así un producto final o intermedio vendible en el mercado.
El proceso se basa en ir eliminando impurezas, además hay que separar unos elementos de otros, en virtud de que los minerales tienen todos los elementos en distintas proporciones, con un comportamiento químico muy similar.
En cuanto al beneficio físico tienen un tratamiento propio que será el mismo para todos los elementos a beneficiar, diferenciándose en la etapa posterior de beneficio químico mediante operaciones hidrometalúrgicas o pirometalúrgicas.
Para separar unos elementos de otros se usan técnicas como el intercambio de iones y la extracción por solventes, con las que se obtiene un producto refinado de óxidos de tierras raras individuales al 99,99 %. Para obtener los elementos en forma de metal hay que reducir los óxidos, operación bastante complicada ya que los óxidos son muy estables.
El tratamiento químico pretende pasar de una concentración de óxidos de entre el 60 al 70 % (final del beneficio físico) a una del 90-95 % y casi la total eliminación de las impurezas. Se utilizan tratamientos hidrometalúrgicos y dentro de estos los que están más extendidos y estudiados son los de lixiviación ácida utilizándose ácidos fuertes como el clorhídrico, el sulfúrico o el nítrico. Además, se suelen utilizar algunos otros compuestos o materiales añadidos al ácido en la etapa de lixiviación, que mejoran la recuperación y producción de tierras raras.
Los diversos procesos para la separación de tierras raras individuales a partir de mezclas de tierras raras proceden de la lixiviación, utilizando esencialmente las pequeñas diferencias en basicidad resultantes de disminución del radio iónico entre el lantano y el lutecio.
ESQUEMA DE TRATAMIENTO
Para dimensionar una planta de tierras raras es necesario conocer la producción diaria, no solo de las instalaciones en su conjunto, sino que también la de cada sección a partir de las toneladas diarias por día que llegan de la mina para tener en cuenta los porcentajes de recuperación para cada tratamiento específico, es decir, la eficiencia y rendimiento del proceso.
DIAGRAMA DE PRODUCCIÓN
Trituración;
Molienda;
Preconcentración;
Flotación;
Lixiviación; y
Extracción por solvente;
ANÁLISIS ECONÓMICO
El análisis económico pretende dar una primera aproximación de la inversión total de la planta, además de poder saber cómo afectaría a la rentabilidad las fluctuaciones de los elementos sensibles en la operación como son el precio del producto final, por el asunto de la ley con la que entra el concentrado.
IMPACTOS AMBIENTALES
En la obtención de tierras raras, a cielo abierto, existen problemas ambientales, como en prácticamente todas las actividades humanas siendo una obligación tenerlos controlados de una forma responsable, ya que durante todo el ciclo del proceso existe la posibilidad de efectos negativos sobre el medio ambiente, tanto en la extracción como en el beneficio y la eliminación de desechos, porque cada una de estas etapas tiene problemas específicos. La alteración de la superficie terrestre modifica los ecosistemas locales y produce una ocupación del suelo que interfiere con otras actividades.
Las minas de tierras raras son una fuente puntual de tres contaminantes principales:
Radionúclidos;
Polvo; y
Metales pesados.
Cada uno de estos contaminantes se escapa de diferentes maneras y tiene diferentes efectos perjudiciales sobre el medio ambiente, a través de dos vectores: “agua y el viento”
En el proceso de beneficio no solo se tiene problema de las posibles sustancias peligrosas que acompañan a los minerales, sino que también se añaden cantidades importantes de químicos que hacen que el control y la gestión en esta etapa sean aún más necesarios. Estos químicos pueden dañar al medio ambiente introduciendo nuevos contaminantes o cambiando las condiciones del medio, modificando el pH o reaccionando con el medio y lixiviando nuevos elementos contaminantes.
La mayoría de las técnicas de beneficio necesita altas cantidades de agua para la extracción, procesamiento y eliminación de residuos. Las aguas residuales de estos procesos pueden contaminar las fuentes de agua cercanas y agotar los suministros de agua dulce en la región que rodea la mina. Es importante implementar tecnologías de reciclaje de las aguas residuales, lo que resulta en una enorme disminución en la demanda de agua y residuos líquidos.
La inadecuada gestión de los desechos de la minería de tierras raras es sin duda el mayor problema ambiental al que se enfrenta esta industria, tanto los tailing (colas o relaves) y los stockpiles (roca estéril). Los relaves tienen el mayor potencial de daño, ya que tienden a estar compuesto de partículas finamente molidas, mientras que la roca estéril se compone de partículas más gruesas, que no son absorbidas en el agua y la tierra muy fácil.
Además de las pequeñas partículas en suspensión, las colas contienen las aguas residuales y los productos químicos de flotación y lixiviación acida. Los relaves se almacenan normalmente en embalses expuestos a la lluvia, lo que puede permitir que las sustancias tóxicas se escapen por fugas, si no están bien impermeabilizadas, o derrame durante períodos de fuertes lluvias, si las balsas no están bien dimensionadas o no se desvía adecuadamente la escorrentía. No obstante el riesgo más grave es que colapse la presa, lo que permitiría a los residuos tóxicos inundar el área circundante. Aunque la composición exacta de las colas es específica de cada explotación, y por lo general, contienen metales pesados, ácidos, fluoruros, sulfuros, y material radiactivo.
Las dos principales preocupaciones al determinar la mejor manera de gestionar los residuos es la prevención de la contaminación del agua y la generación de polvo.
Si los indicadores económicos sitúan las tierras raras entre el 4.5% y el 6%, con una TIR de alrededor de un 20% una explotación de esta naturaleza sería extremadamente rentable.
La inversión inicial es alta, situándose en orden de los 40 MM USD con un periodo de retorno de unos 6 años. Una ventaja medioambiental en comparación a yacimientos es que no posea uranio y concentraciones muy bajas de torio
Sobre Gilberto Rodríguez: es Ingeniero Químico con Maestría en Ingeniería Ambiental
Experto en Implantación e Implementación de Sistemas de Gestión
