Study of the calcination process of two limonitic iron ores between 250 °C and 950 °C

Estudio del proceso de calcinación en dos minerales de hierro limoníticos entre 250 °C y 950 °C

Se estudió el proceso de deshidratación de dos minerales limoníticos de Venezuela entre 250 °C y 950 °C, usando termogravimetría, espectroscopia infrarroja y difracción de rayos x. Para ambos materiales, estas técnicas indicaron que la transformación de goethita a hematita ocurrió en el rango de 250 °C a 350 °C. Adicionalmente, la difracción de rayos X mostró un rearreglo estructural dentro de la mena a una temperatura por encima de 350 °C; a temperaturas mayores, solo se reconoce la estructura de la hematita. Finalmente, la espectroscopia infrarroja reveló que la transformación de goethita a hematita implica la pérdida de grupos funcionales de OH- estructural característicos de la limonita.

I. INTRODUCCIÓN

La limonita es un óxido de hierro hidróxido, cuya fórmula química general es FeO(OH)-nH2O ^1,2; tiene cantidades variables de goethita (FeOOH) y hematita (Fe₂O₃), y puede estar acompañada de ciertos minerales accesorios que contienen silicio, aluminio, fósforo y níquel, entre otros elementos. A pesar de ser un óxido de hierro altamente hidratado, la limonita puede considerarse atractiva para la obtención de hierro metálico tras la aplicación de un tratamiento térmico de calcinación que modifica la disposición estructural del agua químicamente enlazada y los grupos OH-, permitiendo su transformación en hematites por encima de una temperatura crítica ^2,3. La determinación de esta temperatura y el conocimiento de los cambios mineralógicos que sufre el mineral limonítico durante un proceso de calcinación son de vital importancia para la mejora continua del beneficio del mineral y de los procesos metalúrgicos tanto en la industria del hierro ³ como del níquel ⁴.

Muchos países productores de mineral de hierro se han visto obligados a evaluar la viabilidad de utilizar óxidos hidratados y oxihidróxidos de hierro (goethita y limonita) como recurso alternativo para obtener hierro reducido. Para ser utilizados económicamente, estos minerales requieren un proceso de reducción especial debido a su bajo contenido en hierro ⁵. En la actualidad, se han ideado muchos procesos de beneficio de minerales para este tipo de menas. Una de las tendencias operativas actuales consiste en aumentar la temperatura de la zona de reducción, con el fin de alcanzar una mayor productividad, debido a la mejora termodinámica de las condiciones de reacción ⁶. Por esta razón, se ha sugerido evaluar la posibilidad de aplicar un tratamiento térmico previo a la etapa de reducción, con el fin de reducir el contenido de humedad del mineral, así como su contenido de agua ligada químicamente ⁷; este procedimiento también puede mejorar las características de reactividad del mineral, lo que puede ahorrar tiempo de procesamiento en la etapa de reducción.