OBTENCION DEL ACIDO BORICO POR PROCESO SEMICONTINUO A PARTIR DEL MINERAL DE LA ULEXITA

OBTENCION DEL ACIDO BORICO POR PROCESO SEMICONTINUO A PARTIR DEL MINERAL DE LA ULEXITA

1. INTRODUCCION.

La materia prima más empleada para la fabricación del ácido bórico es sin duda la ulexita.

La ulexita, es un borato doble de sodio y calcio (NaCaB5O9 8H2O), al que se lo hace reaccionar con un ácido mineral, empleándose H2SO4 o HCl.

El ácido bórico tradicionalmente se obtiene por la reacción de un ácido con un mineral de borato, siendo la más difundida la reacción del ácido sulfúrico con un mineral de ulexita, según se indica en la reacción

3 H2SO4 + 2 NaCaB5O9.8H2O ↔ 2 CaSO4 . 2 H2O + Na2SO4 + 10 H3BO3

Además para obtener ácido bórico (H3BO3) a partir del mineral de ulexita, se aprovecha la hidrólisis ácida de las sales de boro para producir el ácido bórico. La reacción general, empleando ulexita (NaCaB5O9 * 8 H2O) y ácido sulfúrico (H2SO4) como materias primas de partida, esta representada en la siguiente reacción:

Por el alto costo del ácido sulfúrico en Bolivia, utilizar dióxido de azufre (SO2), resultante del quemado directo del azufre, ofrece buenas perspectativas. Este proceso permite obtener el ácido bórico en condiciones de calidad similares a los otros métodos de hidrólisis.

El ácido bórico es un polvo blanco venenoso, y al contrario de lo que los científicos afirman, sólo es soluble en agua fría.

2. PROBLEMA.

¿Cómo desarrollar un proceso para la obtención de ácido bórico a partir de la ULEXITA?

3. JUSTIFICACION DEL PROBLEMA.

En el departamento de Potosí existe la materia prima como la ulexita por tal motivo se puede aprovechar para la transformación en ácido bórico que es uno de los productos que se transforma de la ulexita.

Por lo tanto se trabajara en el laboratorio con el fin de tener conocimiento del porcentaje de pureza del ácido bórico que se va obtener.

El ácido bórico es uno de los productos que tiene una gama de aplicaciones por ejemplo en la área de química como reactivo químico, como agente tampón para regular el pH.

4. OBJETIVO GENERAL.

Desarrollar un proceso de separación del acido borico a partir de la ulexita, con un mejor rendimiento.

5. FUNDAMENTO TEORICO

El boro es el único elemento del grupo trece de la tabla periódica, que no esta clasificado como metal; sin embargo, se clasifica como semimetal, por ello favorece a la formación de enlaces covalentes.

El boro es en elemento escaso en la corteza terrestre, pero afortunadamente existen varios depósitos grandes de sus sales. Estos depósitos se encuentran en lugares que alguna vez tuvieron una intensa actividad volcánica, la cual dio lugar a la formación de sales conocidas como bórax Na2B4O7*10H2O y Na2B4O7*4H2O

La estrutura real de los iones boratos es mucho más compleja de lo que indican las formulas simples, por ejemplo el bórax contiene el ión [B4O5(OH)4]-2

Cristalización de las sales

La cristalización es un proceso de separación solido-liquido en el que hay transferencia de masa de un soluto de la solución liquida a una fase cristalina solida pura, muy importante en el campo de purificación de algún compuesto presente en disolución, como son las soluciones multicomponentes presentes en los salares de Atacama chile, salar de Uyuni Bolivia y otros.

El cristal es un sistema de atomos, moléculas altamente ordenadas en redes tridimensionales, la misma es producto de la separación por el proceso de cristalización y un producto en la solución madre rica en otro elemento ionico de mayor solubilidad.

Características del ácido bórico

el ácido bórico llamado también acido orto bórico H3 BO3 , de peso molecular 61,8 cuyas soluciones cristalizan en laminillas blancas, en forma de escamas transparentes, brillantes, untuosas al tacto y además hexagonales, al acidificar una solución de un borato, se precipita el ácido orto bórico H3 BO3. El ácido bórico es un ácido triprotico pero es considerado como un ácido monobásico muy débil en disoluciones y de carácter ligeramente acido debido a su primera constante de ionización a la temperatura de 20 °c son: K1=7,3*10 ­10; K2=1,8*10 ­13; K3=1,6*10 ­14 según las características señaladas; en la figura:

Solubilidad del ácido bórico

El ácido bórico es escasamente soluble en agua fría cuya solubilidad se incremente gradualmente al aumentarse la temperatura, como se observa en la siguiente Tabla:

T °c g/100 gr H2 O T °c g/100 gr H2 O

0 2,52 60 12,97

10 3,49 70 15,75

20 4,72 80 19,10

30 6,23 90 23,27

40 8,08 100 27,53

50 10,27 103,3 29,27

Estas solubilidades son influenciadas por la presencia de otras sustancias: por ejemplo el cloruro de sodio, cloruro de litio y los ácidos minerales disminuyen la solubilidad, mientras que el sulfato de sodio, el nitrato de sodio, el nitrato de potasio, el sulfato de potasio y el cloruro de potasio la aumentan.

Efecto De La Temperatura En La Solubilidad Del Ácido Bórico.

El efecto de la temperatura sobre la solubilidad del ácido bórico influye cuando se calienta en ambiente cerrado se funde a 171 °c.

En ambiente abierto se calienta por encima de los 100 °c, produce una pérdida de agua gradual, pasando sucesivamente por acido meta-bórico HBO2, Acido tetra bórico H2 B4 O7 , para llegar finalmente a anhidro bórico H2 BO3 que funde a 450°c, por consiguiente es estable a temperatura ambiente y es volatilizado por el vapor de agua o arrastrado por el sin descomposición también la temperatura afecta a la solubilidad de las sales que la acompañan a los cristales de ácido bórico, si la temperatura aumente para un proceso endotérmico y disminuye para uno exotérmico. El calor de disolución varía de una sal a otra.

DATOS REFERENCIA

Para el caso de la ulexita se recogieron 5 muestras provenientes de Río Grande, a cada muestra se realizaron tres ensayos para la determinación del B2O3.

Se pudo determinar la siguiente composición química de la ulexita (tabla 3):

Compuesto Porcentaje

Insolubles en agua 8.34

Materia orgánica 2.08

B2O3 25.97

CaO 0.05

Na2O 6.7

Fe2O 0.08

NaCl 2.25

Na2SO4 14.35

H2O 30.08

Usos del Ácido Bórico:

Medicina

El ácido bórico en polvo se

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