1.- Conceptos generales del Carbonato Cálcico

El carbonato cálcico es el producto que se obtiene a través de la molienda fina

o micronización de calizas con elevada pureza, por lo general con más del 97% de

contenido en CaCO3.

Existen dos tipos de carbonatos cálcicos de uso industrial: El natural o GCC

(Ground Calcium Carbonate) y el artificial,o PCC (Precipitated Calcium Carbonate)

Las especificaciones de la caliza varían con el uso final en el cual se aplique la

roca. Esas especificaciones pueden ser físicas o químicas, pero normalmente se

tienen en cuenta ambos parámetros.

Las especificaciones físicas se enfocan tanto en las propiedades naturales de la

roca como también en las propiedades impartidas durante su procesamiento. Las

propiedades naturales tales como dureza, composición, textura, color, porosidad y

densidad; las propiedades de la caliza procesada son derivadas de la forma física de

gradación de tamaño y como resultado de la trituración, clasificación por mallas,

lavado, y clasificación por aire. Obviamente los resultados del procesamiento están

directamente relacionados con las características naturales de la roca. Las

especificaciones químicas para rocas de carbonato, generalmente, son para

aplicaciones y/o industrias específicas. Es importante entender que las propiedades

químicas no están necesariamente relacionadas con las propiedades físicas.

Las rocas carbonáticas como la caliza rara vez son monominerales de forma

natural, por lo tanto, una clasificación mineralógica de esas rocas necesita tomar en

cuenta la variación en cantidad de calcita, dolomía y materiales no carbonosos. Tal

clasificación es útil en la descripción de rocas, especialmente cuando se combinan con

parámetros de textura, pero comúnmente no es suficiente para propósitos industriales.

De todos modos, la caliza y la dolomía pueden ser utilizadas en numerosos usos

indistintamente, excepto en aquellos donde existen requerimientos químicos

especiales. Estos requerimientos están establecidos en términos de la composición

química más que en la composición mineralógica, y especifican la cantidad de CaCO3

(o CaO) y MgCO3 (o MgO) o ambos a lo largo de la roca con el porcentaje máximo de

impurezas toleradas.

Las especificaciones del carbonato de calcio son las siguientes:

Concepto Valor (%) Tolerancia

CaO (%) 55 ±0,5

SiO2 (%) 1 ±0,5

Fe2O3 (%) Máximo 0,03 %

Al2O3, en (%) Máximo 0,50 %

MgO, en (%) Máximo 0,70 %

Humedad, en (%) Máximo 0,30 %

Insolubilidad en HCl Máximo 0,1%

Residuo sobre malla 16 (%) 0,0

Residuo sobre malla 20 (%) Máximo 10

Pasa malla 140 (%) Máximo 15

Según el grado de pureza, se pueden clasificar en:

Categoría CaCO3 (%)

Muy alta pureza > 98,5

Alta pureza 97,0 - 98,5

Media pureza 93,5 - 97,0

Baja pureza 85,0 - 93,5

Impura < 85,0

La clasificación de calizas de grado químico por el contenido de CaCO3 no

toma en cuenta todas las variaciones en la composición química. Un análisis

químico típico de calizas incluirá CaO, MgO, SiO2, Al2O3, Fe2O3, Na2O, K2O,

P2O5, MnO y S, F, Cu, Pb y Zn. Para ciertos usos finales puede ser también

necesario analizar As, Cr y Co.

En la siguiente tabla se muestra el análisis químico de una caliza típica

de alta pureza. Dichas calizas son usadas o potencialmente usadas, en un

amplio rango de aplicaciones industriales incluyendo manufactura de vidrios,

producción de carbonato sódico (detergentes), magnesia agua de mar,

refinación de azúcar y cargas de alto grado.

Contenido en óxidos %

CaO >55

MgO <0,4

SiO2 <0,5

Fe2O3 <0,08

Al2O3 <0,15

Na2O3 <0,01

K2O <0,05

P2O5 <0,02

MnO <0,02

SO3 <0,18

Pérdida calcinación >43,40

F(*) <400

Cu(*) <5

Zn(*) <25

Pb(*) <10

(*) Partes por millón 10.000 ppm = 1%

2.- Aplicaciones industriales del carbonato de calcio (GCC).

Las propiedades físicas y químicas del carbonato de calcio son muy utilizadas

en muchos sectores industriales. Aunque el uso principal de las rocas de carbonato es

en construcción, como árido o en la producción de cal y cemento, éstas también son

ampliamente utilizadas en agricultura, industria del caucho, fabricación de papel,

industria química de fabricación de plásticos, fabricación de pinturas, barnices y

adhesivos, fabricación de vidrio, fabricación de cerámica, industria cosmética, industria

farmacéutica, alimentación animal, etc

El carbonato cálcico compite ventajosamente con otros minerales utilizados para

cargas por su precio, mucho más bajo que el sílice micronizado, el talco, el caolín, la

mica y la wollastonita.

La caliza es utilizada en un numero de industrias donde las propiedades químicas

(oxido básico, agente neutralizante, contenido de calcio, fundente, etc.), son

importantes. La mayoría de los procesos requiere cal o cal hidratada, solo la

producción de hierro, vidrio y desulfurización de tubos de gas emplean directamente

caliza en bruto. El tamaño de grano es determinante en el precio del carbonato cálcico

(A mayor finura, mayor coste de producción y mayor precio de venta).

La caliza es relativamente fácil de moler a polvo fino no tóxico, químicamente

inerte y generalmente de color blanco. Estas propiedades aseguran que los polvos de

caliza sean extensivamente usados como cargas o pigmentos en un amplio rango de

industrias. El propósito primario de una carga es proveer volumen al producto

economizando materias primas más costosas. Algunas cargas también cumplen

funciones químicas, por ejemplo, como una fuente de calcio en los alimentos para

animales o como regulador de acidez en farmacéuticos y agricultura.

3.- Instalaciones de micronización.

Las instalaciones de micronización varían en función del tamaño del corte y

precisión requerida. En el caso de productos finales iguales o superiores a las 50-100

µm donde no se requiera una gran precisión se pueden obtener a través de procesos

mecánicos. Cuando se requieren cortes por debajo de la granulometría anterior,

micronizado ultrafino, hay que recurrir a sistemas neumáticos.

Para aplicaciones ultrafinas se utilizan normalmente molinos de bolas. En

cortes finos es muy común el empleo de molinos pendulares. También se usan

normalmente molinos de impacto por atrición, martillos, cilindros y centrifugo de

percusores para cortes superiores.

Al igual que la molienda, para aplicaciones ultrafinas se utilizan separadores de

alta eficacia. En los casos de no ser necesarios partículas tan finas, se recurre a

clasificadores o separadores dinámicos, desde la gama de alta eficiencia hasta

clasificadores dinámicos simples.

Las instalaciones de proceso mecánico son las más sencillas. El molino se

encuentra debajo del clasificador dinámico. Están compuestas de una tolva de

recepción, alimentador del molino, molino (Percusores, Por atrición, Martillos, etc.),

elevador de cangilones desde la salida del molino a la parte superior del clasificador.

El carbonato entra por la parte superior del clasificador por gravedad. El clasificador

tiene 2 salidas: El fino o producto final, el cual mediante un sinfín se lleva a un silo

pulmón. El rechazo retorna por gravedad al molino. A partir de este silo pulmón, el

carbonato es conducido a silos de almacenamiento de producto final.

Las instalaciones neumáticas son más complejas y al mismo tiempo requieren

inversiones mucho más elevadas que las mecánicas.

En general, están compuestas por una tolva de recepción, alimentador del

molino, molino (Bolas, pendular, martillos, atrición, cilindros, etc), un separador o

clasificador dinámico, ciclón, filtro de mangas y ventilador en cola.

En todos los casos, conviene incorporar equipo de secado previo al material a

moler, al inicio del proceso y utilizarlo cuando sea necesario para mantener la

producción durante todo el año.

Hay que tener en cuenta que los productos se comercializan a granel sobre

tráiler, granel cisterna, big-bag y sacos. Por lo tanto es siempre muy recomendable

tener un silo pulmón que distribuya a varios silos de 50-80 m³ de capacidad y que

puedan entran a cargar los trailers y cisternas bajo él. Desde este silo pulmón se

distribuye a la cargadora de big-bag y ensacadora.

A continuación se pueden ver esquemas de una instalación con sistema

mecánico y neumático tradicional respectivamente.

Rechazo de retorno al molino

Producto final producido

Material a micronizar

Molino de percusores,

martillos, por atrición, etc.

Tolvade

alimentación

Clasificador o separador mecánico

Horno de secado

Silo pulmón

distribuidor

Silo de producto

final

Silo de producto

final

4.- Granulometrías y mercados.

Dentro de las diferentes aplicaciones que tiene el carbonato cálcico, las

granulometrías empleadas van desde tamaños ultra finos (<10 µm), hasta los

extragruesos (1000-4000 µm). A continuación se puede ver una estimación de

granulometrías y aplicaciones.

Rechazo de retorno al molino

Producto final Producto final

Material a micronizar

Producto final grueso

Molino de bolas,

pendular, etc.

Separador dinámico

Horno de secado

Silo de producto

final

Silo de producto

final

Ciclón decantador

Filtro de mangas

Ventilador

Tolva de alimentación

Corrección de pH

Química

Camas de ganado

Alimentación animal Piensos

Vidrio Embases

Plasticas

Textura

Barnices Cargas

Papel y Cartón

Plásticos

Cauchos

Asfaltos

Disolución

Grano

Jabones y detergentes Cargas

Farmacia Cargas

Cargas

medio

Agricultura

gruesoExtra

gruesoAplicaciones

Fertilizantes

Pinturas

Ultra

fino

Muy

finofino

5.- Inversiones, costes y precios de venta.

Si tomamos como referencia una planta para producir un mínimo de 4

toneladas a la hora de 0-100 micras, podemos estimar las inversiones necesarias

para su instalación.

Las instalaciones básicas mecánicas son las más económicas. La inversión

está en torno a los 150.000 €. No estaría incluido el secado, sistema de silos, carga

big-bag y ensacado.

Por otra parte, las instalaciones neumáticas en su configuración básica se

pueden obtener a partir de los 350.000 €. Como en el caso de las mecánicas, no

estaría incluido el sistema de secado, silos, carga big-bag y ensacado.

Incluir secado, 4 silos de 50 m³ con todos los elementos auxiliares necesarios,

cargadora de big-bag y ensacadora se pueden instalar a partir de los 300.000 €,

incluyendo obra civil, montaje, electricidad, etc.

Por lo tanto la inversión de una instalación completa de producción de

carbonato cálcico a través de un sistema mecánico está estimada en 450.000 €. Para

el caso de la neumática, se puede obtener a partir de los 650.000 €

Los precios de venta van en función de la granulometría. A menor tamaño

mayor precio. Hay que tener en cuenta que el carbonato cálcico es un producto que

puede ser transportado a elevadas distancias, por lo tanto a menor finura mayor

distancia. Una estimación de precios de venta a origen obtenidos de diferentes

sectores y comunidades autónomas es la siguiente:

Granulometría (µm) €/t

0-1000 10-16

0-165 22-28

0-80 34-40

0-50 55-65

0-10 140-170

0-2 250-300

Respecto de los costes, al igual que el precio de venta, este aumenta a medida

que disminuye el tamaño del producto final. A continuación se puede ver una

estimación de costes.

Granulometría (µm) €/t

0-1000 8-11

0-165 12-18

0-80 20-26

0-50 34-40

0-10 100-130

0-2 180-200