Microsoft Word - Captulo III - Fosfatos.doc

ROCAS FOSFTICAS

Liliana N. Castro[footnoteRef:1] y Ricardo J. Melgar2 (Ex aequo) [1: Mosaic (US, 14,4%, OCP (Marruecos, 8,3%), PCS (Canad, 6%), PhosAgro (Rusia, 4 %), CGT (Tnez, 3,6 %), Foskor (Sudfrica, 2,5 %) Eurochem (Rusia, 2,5 %), (Andy Jung CRU, comunicacin personal).]

1 Departamento de Geologa, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Argentina lilianacastro@fibertel.com.ar: 2.

INTA Instituto Nacional de Tecnologa Agropecuaria. Pergamino. rmelgar@pergamino.inta.gov.ar>

INTRODUCCIN

El fsforo es uno de los elementos vitales para la agricultura y para la vida en general ya que compone todas las cadenas alimenticias, pasando de un organismo a otro (Johnston, 2000). El fsforo interviene en casi todas las reacciones qumicas, ya sea en compuestos minerales como en combinaciones orgnicas (lecitina, fitinas, protenas). En las plantas entra dentro de la composicin del fosfolpidos y del cido nucleico. La falta de fsforo reduce la produccin de granos y semillas y su deficiencia disminuye el valor alimenticio de estos. El hombre adquiere el fsforo de las plantas, directa o indirectamente a travs de los animales. Las plantas lo absorben de la solucin del suelo, o fase acuosa del suelo, as como la mayora de los dems elementos. Normalmente un suelo puede poseer fsforo para sostener la vida vegetal, pero muchas veces ste es insuficiente para suplir la demanda de los cultivos, cada vez con mayor potencial de rendimiento, producto de la investigacin y desarrollo en gentica vegetal. Por esa razn, el fsforo debe agregarse como fertilizante ya que no hay otra fuente disponible en la naturaleza que, adems, reponga el P que se extrae por las cosechas. Asegurar la produccin de alimentos para la humanidad actual y la poblacin futura depender de los fertilizantes.

La industria transforma las rocas fosfricas que contienen el fsforo poco soluble, en formas inicas aprovechables por las plantas que lo absorben del suelo en forma de in H2PO4. Por esta importancia, los componentes minerales o materias primas son estratgicos para la industria de fertilizantes. De hecho, el primer fertilizante industrial de la historia, el superfosfato simple se hizo en Inglaterra en 1842. Hacia la mitad del siglo diecinueve el fsforo era el principal nutriente que limitaba la produccin agrcola. El origen de la industria de fertilizantes fosfatados proviene de los residuos de la industria frigorfica, cuando Sir John Bennet Lawes de Rothamstead proces con cido sulfrico los restos de las carcasas para transformar el fosfato triclcico de los huesos. Patent as la manufactura del superfosfato simple en 1842 e instalando la primera fabrica de produccin comercial en Londres al ao siguiente. En E.E.U.U., el fosfato de amonio fue producido por primera vez en 1916; pero fue el proceso econmico y eficiente para fabricar cido fosfrico introducido por Dorr Oliver y el equipo tcnico del Tennessee Valley Autorithy (TVA) al final de los 1950 que llev a convertir el uso en Norteamrica del superfosfato simple a superfosfato triple y luego a los fosfatos de amonio. Los trabajos del TVA en los 50 y 60 en la produccin del cido polifosfrico y procesos relacionados proveyeron mtodos seguros y econmicos para producir soluciones y suspensiones con fosfatos.

La distribucin de los recursos minerales de rocas fosfricas continua siendo muy similar a lo informado hace dos o tres dcadas. Segn Sheldon y Davidson (1987), existen nuevos yacimientos por descubrir. Sin embargo, los avances de la globalizacin, y en la coordinacin de las cadenas agroindustriales y la integracin vertical entre productores de fertilizantes y usufructuarios de los derechos de los yacimientos de fosfatos ha hecho que existan cada vez ms fusiones y menos conglomerados industriales de grandes fabricantes de fertilizantes. Hace no hace ms de veinte aos existan cientos de fabricas de fertilizantes, por ejemplo el Instituto del fsforo y el potasio de EEUU, contaba con 18 empresas productoras de fertilizantes solo en EE.UU y Canad. Hoy da unas siete empresas representan ms el 40 % de la produccin mundial de fsforo (sobre la base de P2O5) \ Latinoamrica es un importante demandante de fosfatos y su creciente importancia como proveedora de alimentos al mundo hace que se potencie el rol estratgico de la industria de fosfatos a pesar de que sus reservas conocidas en los depsitos no son de gran magnitud comparadas con las EEUU, las de China, las de Rusia, las del norte de frica (Marruecos, Sahara Occidental, y Tnez y las de Asia Menor (Israel y Jordania).

Mineraloga y textura

El fsforo es el elemento que ocupa el lugar once en el orden de abundancia en la corteza terrestre. Est asociado con calcio, sodio, flor, aluminio, magnesio, metales pesados (p.e. cadmio) y. radionucleidos como el U. Casi todos los elementos de la Tabla peridica pueden estar representados en una roca fosftica

Est el presente en la mayora de las rocas en cantidades minoritarias, pero en un tipo especial de rocas fosfticas, denominadas fosforitas (fosfatos sedimentarios marinos) el contenido de P2O5 generalmente excede el 18% y puede, en ocasiones, llegar al 40%. (Cuadro III-1) Esto ltimo ocurre cuando la composicin qumica se aproxima a la del carbonato-florapatita [Ca5((PO4,CO3))3F]. Se presenta en costras, esferulitas y ndulos en horizontes sedimentarios, constituyendo masas de rocas fosfticas o la porcin mineral de huesos y dientes de vertebrados, el nombre original para tales especies era colofana (Gaines et al., 1997).

Los minerales del grupo de la apatita de origen sedimentario son microcristalinos y difieren considerablemente de las especies minerales "puras" que componen al grupo. Esto obedece a las elevadas sustituciones de CO3-2 por PO43- y de otros metales por el Ca2+. En el caso que hayan tenido lugar estas sustituciones, con contenidos de F > 1% y apreciables cantidades de CO2 reciben el nombre de francolitas (McConnell, 1973). La francolita es estructural y qumicamente compleja. El grupo puede ser representado por la frmula simplificada Ca10[(P04)6-x(CO3)x]F2+x. El valor x es variable entre 0,39-1,36 con un promedio de 0.75 y puede exceder, en ocasiones, 1,90 (Trappe, 1998).

El fosfato es uno de los nutrientes primarios en el mar, y es uno de los que controla la productividad orgnica, Se encuentra disuelto en el agua de mar como ortofosfato, o como partculas contenidas en los restos orgnicos. Las mayores concentraciones se encuentran 1 en reas costeras, estuarios o en cuencas marinas anxicas actuales o antiguas http://fosfatos.gl.fcen.uba.ar/sedimentologia.php

Mayor al 50% (18% P2O5 )

Fosforita

Mayor al 20% ( 8% P2O5)

Roca fosftica

Menor al 20% y mayor al 5% (2-8% P2O5)

Roca ligeramente fosftica

Cuadro III-1: Nomenclatura de rocas fosfticas de origen sedimentario

Los componentes no fosfticos comunes en las fosforitas son cuarzo, arcillas (illita, caolinita y esmectita) carbonatos (dolomita y calcita), glauconita, entre otros.

Existe un segundo grupo minoritario de origen gneo asociado a complejos alcalino- carbonatticos que difieren de las fosforitas tanto en su mineraloga, como textura y caractersticas qumicas. En general el contenido de P2O5 es menor (Cuadro III-2). La relacin de abundancia fosfatos gneos sobre sedimentarios es 13: 87.

La apatita asociada a las rocas gneas puede ser primaria o secundaria. Ms all que la apatita primaria se encuentra asociada a minerales de alta temperatura, tambin aparece en los ltimos estadios magmticos asociado a depsitos pegmatticos (50-100C). Los minerales ms comunes asociados a depsitos magmticos son fluorapatita (Caio(PO4)6F2) , hidroxilapatita (Ca10(PO4)6OH2) y cloroapatita (Ca10(PO4)6Cl2). Dentro de los minerales ms comunes asociados en los complejos gneos alcalinos se hallan: nefelina, feldespatos alcalinos, micas, piroxenos y anfboles ricos en Fe y Mg. En algunos depsitos como los de Kola, Rusia la apatita se encuentran como un componente cristalino dentro de la roca gnea.

En muchos casos, los depsitos primarios se alteran parcial o totalmente bajo condiciones cercanas a la superficie (meteorizacin) dando como consecuencia cambios qumicos, mineralgicos y texturales. Estos depsitos gneos sometidos procesos de meteorizacin (ej: laterizacin en Brasil), dan como resultado depsitos de tipo residual. Las apatitas secundarias son comunes en zonas de meteorizacin o enriquecimiento supergnico de yacimientos gneos. Estas apatitas son generalmente microcistalinas y pueden presentar cierto grado de sustitucin por aluminio y hierro como por ejemplo crandalita (CaAl3(PO4)2(OH5).H2O, wavellita (Al3(PO4)2(OH3).5H2O, strengita (FePO4.2H2O), entre otros.

Por el otro lado las fosforitas varan su grado de compactacin desde muy inconsolidados a parcialmente cementados o altamente indurados. En general los depsitos fosfticos sedimentarios ms jvenes que no han sufrido un soterramiento profundo y principalmente estn compuestos por partculas de carbonato-florapatita (CFA), se presentan inconsolidados, en cambio, el soterramiento produce tanto cambios texturales como mineralgicos. En ese caso, la roca se torna menos porosa, ms compacta y ms consolidada. Los fosfatos sedimentarios sometidos a alta presin, y tal vez a mayor temperatura generan una nueva categora, las rocas fosfticas metamrficas; sto tambin puede ocurrir desde el extremo de las rocas gneas.

Geoqumica

La francolita (CFA) con > 1% de F y apreciables cantidades de CO2, es el mineral esencial en fosforitas no alteradas por metamorfismo o meteorizacin. No todas las sustituciones tienen la misma valencia que el in original; por lo tanto, en general, se producen sustituciones acopladas para mantener el balance de cargas. Los elementos geoqumicos mayoritarios de francolitas inalteradas presentan sorprendentemente poca variacin. Las francolitas no alteradas del Cenozoico contienen 32% P2O5, 52% CaO, 4% F y tpicamente incluyen Na, Sr, Mg, CO2 y SO4. En general, el nivel de sustitucin mostrado por este mineral decrece progresivamente cuando aumenta la edad, la diagnesis de soterramiento y/o la meteorizacin, lo cual promueve una transicin hacia la fluorapatita [Ca10 (PO4)6F2].

La qumica de los elementos mayores de las fosforitas refleja tanto la composicin de stas como de sus minerales accesorios. El Cuadro III-2 muestra una comparacin de la composicin de distintas rocas fosfticas sedimentarias en el mundo y a su vez los valores obtenidos de una carbonatita.

Florida

(1)

Fosforita

Marruecos

(1)

Fosforita

Brasil

(2)

Fosforita

Per

(2)

Fosforita

Venezuela

(4)

Fosforita

Brasil

(5)

Carbonatita

S2

11,2

2,09

33.7

3.2

36

0.6

AI2O3

1,8

0,55

8.7

0.3

0.1

Fe23

0,79

0,23

3.3

6.1

MgO

0,33

0,403

0.50

0.11

5.5

CaO

43,6

51,76

24.4

46.5

38.3

44.3

P2OS

30,2

32,98

20,2

30.2

25-30

5.3

CO2

n.d.

5,1

4.4

F

3,2

4,04

2.9

2

Cuadro III-2: Comparacin de la composicin qumica de rocas fosfticas de distintos yacimientos / depsitos del mundo Jarvis et al. (1994); Damasceno (1989); Mc. Clellan (1989); Born (1989) y Casanova (en este libro)

Si se compara la composicin de las rocas fosfticas con una pelita (roca sedimentaria de grano fino) promedio. Se observar en algunos casos un valor de enriquecimiento y en otros de empobrecimiento (Cuadro III-3)

Elemento

Pelita

promedio

Factor

Enriquecimiento

Abundancia

normal

Factor

Empobrecimi

ento

Ag

0,07

30

As

13

N

B

100

6

Ba

580

N

Be

3

N

Cd

0,3

60

Co

19

3

Cr

90

N

Cu

45

N

Ga

19

5

Hg

0,4

7

La

40

4

Li

66

13

Mo

2,6

4

Ni

68

N

Pb

20

2

Sc

13

N

Se

0,6

8

Sn

6

2

Sr

300

2

U

3,7

30

V

130

N

Y

26

10

Yb

2,6

5

Zn

95

2

2

Zr

160

Cuadro III-3: Comparacin de las rocas fosfticas con una pelita (roca sedimentaria de grano fino promedio. En Jarvis et al.(1994).

El estudio de elementos trazas tiene suma importancia, desde dos puntos de vista; por un lado para evaluar su economicidad como subproductos (U y Tierras Raras) en la explotacin de fosfatos y por el otro para controlar su toxicidad (Cd, derivados radionucleidos del uranio) y la consecuente influencia en el ambiente tanto en los fertilizantes como en la formacin de fosfoyeso. (Jarvis et al., 1994)

POTENCIAL GEOLOGICO MINERO

Ambiente geolgico

Los depsitos de la roca fosfticas localizados en diferentes reas del mundo responden a distintos modelos genticos. La ubicacin y tipo de rocas fosfticas en el mundo puede visualizarse en la Figura II-3 del trabajo de VanStraten en este libro.

2

A partir del esquema de Glenn et al. (1994) se ubican en la figura III-1 los ambientes de formacin de las fosforitas.

Figura III-1. Ambientes de formacin de las fosforitas a partir del esquema de Glenn et al. (1994).

La bsqueda de fosforitas est condicionada por factores paleoambientales relacionados a su vez con la posicin de los continentes en determinado tiempo geolgico, las caractersticas fsico-qumicas presentes en el rea de sedimentacin, la profundidad y temperatura de las aguas y condiciones particulares de pH, Eh y biota. Existen a lo largo del tiempo geolgico perodos ms favorables (Cook y McElhinny, 1979, Fig. III-2) vinculados a ascensos en el nivel del mar, ms especficamente con las transgresiones marinas.

La mayora de las fosforitas fueron depositadas en aguas relativamente someras en mrgenes continentales, convergentes, pasivos, con o sin corrientes ascendentes (upwelling) o bien en mares epicontinentales (Glenn et al, 1994). Los episodios transgresivos pueden favorecer la acumulacin de fosfatos en las plataformas; la accin de las olas y otras corrientes contribuyen al retrabajo y concentracin de minerales autignicos con la consecuente formacin de extensos depsitos. Las glaciaciones y el enfriamiento global pueden aumentar la circulacin ocenica vertical, con la consecuente liberacin de fsforo de su estadio primario en profundidad (Sheldon, 1980) y tambin la conjuncin de transgresin con calentamiento global origina un aumento en la meteorizacin qumica y el desarrollo de extensos sectores de agua pobres en oxgeno (Arthur y Jenkins, 1981) lo que permite un ambiente propicio para la formacin de fosforitas gigantes.

Las fosforitas aaprecen frecuentemente como cuerpos estratificados formando horizontes condensados Glenn et al. (1994) consideran que la geometra y la estructura interna de los cuerpos son el producto final de la precipitacin sindeposicional o diagentica temprana de minerales fosfticos y en algunos casos un subsecuente retrabajo mecnico. La mayora de las

fosforitas econmicas son depsitos granulares consistente en conglomerados fosfticos o peloides tamao arena.

10

ii

Edad

Ma

TERCIARIO

Depsitos Fosfticos

(en toneladas)

10SI01[t

100

200

300

400

500

600

CRETACICO

JURASICO

TRIASICO

PERMICO

CARBONICO

DEVONICO

SILURICO

ORDOVICICO

CAMBRICO

Figura III-2. Abundancia estimada en toneladas en los distintos perodos geolgicos (Cook y McElhinny, 1979).

Rocas fosfticas en el mundo

Nothold et al, (1989) divide a los depsitos explotables de fsforo en tres tipos: (1) rocas sedimentarias marinas o fosforitas, tales como las del Cretcico-Eoceno del norte de frica y Medio Oriente y las del Mioceno del SE de Estados Unidos; (2) rocas gneas particularmente carbonatitas y otras rocas alcalinas como los de Pennsula de Kola en el NW de Rusia, Gois y San Paulo en Brasil, y Palabora en Sud frica; (3) depsitos insulares como los de las islas tropicales del Pacfico y del ocano Indico. De todas ellas el 80 % de lo explotado proviene de las fosforitas (Glenn et al, 1994).

En la actualidad ms de 30 pases estn produciendo roca fosftica para abastecer tanto mercados locales como internacionales. Los primeros doce pases que producen en el mundo ocupan casi 95% de la produccin total del fosfato. Los tres productores principales, es decir los E.E.U.U., China y Marruecos, producen actualmente cerca de los dos tercios de la produccin mundial.

Las reservas probadas de Marruecos cubren alrededor 50% del total y a su vez sus reservas potenciales y los recursos se ubican aproximadamente en el 60% de los recursos totales del mundo. Los E.E.U.U. y la China abarcan cerca del 20% de recursos mundiales.

Las reservas y recursos de rocas fosfticas en los distintos pases son inciertas, siendo en algunos casos informacin clasificada y en otros no evaluada. Existe en muchos casos una falta de la informacin referente al grado de la exploracin y de los criterios usados el potencial econmico. En ocasiones, los cuadros de produccin y reservas que involucrandistintos pases se basan en datos recogidos de diversas fuentes que no siempre son comparables. El cuadro III-4 indica los pases, su produccin y reservas2 .

Pas

Produccin

mundial

Reservas

Reservas

Base*

2003

2004e

Australia

2.290

2.300

77.000

1.200.000

Brazil

5.600

5.650

260.000

370.000

Canada

1.000

1.100

25.000

200.000

China

24.500

25.000

6.600.000

13.000.000

Egypt

2.140

2.150

100.000

760.000

Estados Unidos

35.000

37.000

1.400.000

4.000.000

India

1.180

1.200

90.000

160.000

Israel

I3.210

3.000

180.000

800.000

Jordan

6.760

6.800

900.000

1.700.000

Marruecos y Sahara Occ

23.000

23.000

5.700.000

21.000.000

Rusia

11.000

11.000

200.000

1.000.000

Senegal

1.470

2.000

50.000

160.000

Siria

2.430

2.400

100.000

800.000

Sud Africa

2.640

2.600

1.500.000

2.500.000

Togo

1.480

1.500

30.000

60.000

Tunez

7.890

8.000

100.000

600.000

Otros paises

5-000

3.500

800.000

2.000.000

Produccin

mundial

137.000

138.000

18.000.000

50.000.000

Cuadro III-4: Reservas y recursos de fosfatos en el mundo (en miles de toneladas) extrado de http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/phosphate_rock/

Reservas y Produccin en Latinoamrica

Latinoamrica no posee en la escala del cuadro III-4 reservas de magnitud. Con escasas excepciones, los depsitos y manifestaciones, si bien numerosos estn distribuidos irregularmente y la mayora estn en regiones remotas sin infraestructura y de calidad insuficiente para sustentar una industria de escala econmica. Por esa razn, la industria de fosfatos no ha jugado un rol primario y buena parte de sta depende de la importacin de roca fosfrica de otros pases.

Slo Brasil, Mxico, Venezuela y Colombia han desarrollado algo su industria de fertilizantes fosfatados, basndose en sus recursos nacionales traccionados por su demanda local, influida por suelos muy deficientes en fsforo, pero gran parte de esta industria depende de la importacin de roca fosfrica. Pequeas cantidades se producen en Uruguay

y Per, y pases con un sector agropecuario competitivo como Chile, Argentina y Paraguay son demandantes importadores netos. El cuadro III-5 muestra una estimacin de las reservas explotables econmicamente. La ley de contenido de fsforo se expresa en porcentaje de P2O5 .

Reservas # Mt

Produccin (1999-2003)* t x 000

P2O5

Per

1,502

450,240

14

Brasil

2,776

242,293

4831

Mxico

2,109

185,872

561

Colombia

532,000

118,012

31

Venezuela

509,000

116,615

391

Ecuador

185,00

46,250

-

Chile

88,000

9,240

-

Bolivia

3,000

779

-

Cuadro III-5. Reservas estimadas y produccin de roca fosfrica Fuentes: Appleton y Notholt, 2002 ;*IFA, 2003

Los informes de los pases representados en este libro detallaran los recursos geolgicos en los captulos siguientes. Appleton y Nothold 2002 detallan una excelente recopilacin destinada a Latinoamrica y Orris y Chernoff (2002) resumen las principales caractersticas de cada pas. Puede encontrarse ms y mejor informacin la geologa, recursos y caractersticas de los depsitos de fosfatos en Latino Amrica en numerosas fuentes bibliogrficas as como en los servicios geolgicos de cada pas o literatura cientfica especifica. Appleton y Nothold (2002) citan entre otras fuentes a Burnett y Riggs, (1990); Cook y Shergold, (1986), Notholt et al. (1989) Notholt, (1994); Ricaldi y Escalera, (1984 y 1985) y Savage, (1987).

En Latinoamrica se observa la misma desigual distribucin del recurso que la que se ve en el resto del mundo, en donde unos pocos pases de cada continente contienen la mayora de las reservas de roca fosftica (RF) (Sheldon y Davinson, 1987). Para uso directo en agricultura no obstante, slo la roca de los depsitos de Per podra ser considerada de alta reactividad, con ms de 5,9 % de P soluble en NAC neutro segn la clasificacin de Hammond y Len (1983). Sin embargo, como se describe ms adelante, muchos pases explotan estos recursos ya sea para uso directo o procesados.

La proporcin que un pas destina a la fabricacin o uso directo de sus recursos minerales en agricultura no est directamente relacionada con el tamao de su PBI en agricultura. Pero existe una buena relacin entre el consumo de fertilizantes de fsforo y su PBI agrcola (cuadro III-6). Estas cifras no tienen relacin alguna cuando se las compara con el tamao de sus recursos minerales, o con la proporcin de stos y la produccin y consumo de fosfatos, sea en forma directa o como materia prima para fabricar fertilizantes.

PBI Precios constante de mercado 2002

Produccin per capita Consumo P2O5

Total Agrcola

Pas

T/ha

Kg/ha

000 x Millones US

Argentina

3,25

336

229.9

13.7

Bolivia

1,34

7

8.3

1.2

Brasil

3,28

1924

758.9

67.8

Chile

1,59

137

93.3

5.7

Colombia

1,48

137

99.6

13.5

Costa Rica

2,57

26

15.4

1.7

Dominicana

1,03

38

18.5

2.2

Ecuador

1,71

30

23.3

4.6

El Salvador

1,24

34

11.5

1.3

Guatemala

2,06

65

18.6

3.7

Honduras

1,17

25

4.9

0.9

Mxico

1,32

419

478.6

21.0

Nicaragua

1,12

16

4.2

0.9

Panam

1,74

5

9.6

0.7

Paraguay

2,43

25

8.5

2.4

Per

1,16

24

63.6

5.8

Uruguay

1,49

81

16.5

1.4

Venezuela

0,90

62

70.2

3.9

Cuadro III-6. Consumo de fosfatos y PBI total y agrcola de pases de Amrica Latina Fuente: Anuario 2004 www.cepal.org, (FAO, 2005), IICA 2002

Adems, salvo el caso de las rocas de Per, de mayor aptitud para uso directo o de proceso, las dems rocas no seran aptas para un comercio internacional, sino ms bien para un procesamiento local, como de hecho ocurre. La mayora de las rocas fosfricas comercializadas internacionalmente oscilan entre 60 y 80 BPL [footnoteRef:2] (27 a 36 % de P2O5). Adems de su contenido en P, los factores principales son el contenido de carbonatos (limitado al componente de francolita), de xidos combinados de Fe2O3 y Al2O3 (> 3 % R2O3), y de cloruros (> 200 ppm, Van Kauwenbergh, 2003). [2: BPL: Bone phosphate of lime, equival a 2.185 x P205, antigua expresin de contenido de fosfato tricalcico [Ca2(PO4)2]]

EXPLOTACIN YREMEDIACIN

La explotacin de yacimientos fosfticos puede ser a cielo abierto (open pit) o subterrnea. Ms del 75% de la roca fosftica econmicamente explotable de origen sedimentario se extrae a cielo abierto empleando desde mtodos manuales hasta los de alta tecnologa de extraccin. En general, los costos de la explotacin a cielo abierto son muchos ms bajos que los de la explotacin subterrnea, estimndose una relacin de 1 a 2-3 veces.

La explotacin a cielo abierto implica la removilizacin de gran cantidad de material (la sobrecarga, la mena y el mineral de mena) lo que conduce tambin en la mayora de los casos al consumo de grandes cantidades de agua.

Las rocas fosfticas pueden beneficiarse por varios mtodos, en general se utilizan mtodos combinados tales como separacin granulomtrica, flotacin y en algunos casos calcinacin.

Existen una serie de parmetros a tomar en cuenta en el momento de la decisin:

a) La proporcin, distribucin, tamao de granos y caractersticas texturales tienen importantes implicaciones para la extraccin y beneficio de un depsito En los depsitos fosfticos que contienen cristales bien definidos de apatita o granos de apatita que pueden separarse fcilmente de otros cristales o del cemento, se tiene en general un buen grado de liberacin y una buena recuperacin. Por el otro lado, si existen intercrecimientos cristalinos o matrix fosfticas microcristalinas con gran proporcin de ganga o cementos que requieren tamizados muy finos, el resultado es la prdida de fosfatos y el consecuente bajo grado de recuperacin.

b) El contenido de fosfato en los depsitos explotables vara entre ms del 40% a menos del 5%. Es esencial el proceso de remocin de impurezas sobre la muestra total para beneficiar y por lo tanto aumentar la ley del concentrado. El proceso de beneficio generalmente permite una concentracin cercana al 1,5x llegando, en algunos yacimientos a una concentracin mayor (hasta 9x). Luego de la concentracin de la roca fosftica varan su contenido entre 26% hasta 34% de P2O5 y alcanza en algunos casos al 42%. (Jarvis et. al, 1994).

c) La relacin de los constituyentes qumicos debe ser tomada en cuenta a la hora de decidir el proceso de beneficio para ser utilizado como fertilizante, (Unido, 1998). Uno de los criterios ms usado para hacer la evaluacin mineralo-metalrgica es la relacin CaO/P2O5. En el caso de apatitas puras de origen gneo esa relacin es 1,32 en tanto que en la francolita el rango vara entre 1,66 a 1,32. Esta relacin est influenciada dentro de la roca fosftica por la presencia de otros minerales fosfticos y no fosfticos. Por ejemplo la presencia de fosfatos de calcio-aluminio, aluminio o hierro decrecen la relacin. CaO/P2O5, por el otro lado la sustitucin de carbonato por fosfato aumenta la relacin. Muchos clculos para la fabricacin de fertilizantes estn basados en los niveles de CaO y/o CaO/P2O5 El consumo de cidos en el proceso de ataque est relacionado a su vez con el contenido de CaO.

d) Las caractersticas de las menas de un depsito son cruciales en la evaluacin del yacimiento. Por ejemplo si la relacin CaO/P2O5 es baja y los contenidos de Fe2O3 y Al2O3 son elevadas sugiere que existen zonas desfavorables dentro de la mena y esto permite plantear guas de exploracin. Las reas desfavorables deben ser descartadas para realizar los clculos de recursos/ reservas (UNIDO, 1998).

e) En los depsitos de baja ley el consumo de energa y reactivos qumicos son mayores por tonelada de fosfatos producidos, consecuentemente el costo de recuperacin y beneficio aumenta significativamente.

Explotacin a cielo abierto:

La explotacin a cielo abierto puede ser de diferentes maneras desde mtodos manuales (pico y pala) hasta grandes operaciones mecanizadas.

Por ejemplo en el yacimiento de Riecito, Venezuela se utilizan topadoras, palas cargadoras (5 m3) para sacar la sobrecarga y explotar cerca de 100.000 t /ao de roca fosftica de los niveles con espesores mayores a 20 m. El material extrado luego es transportado en grandes camiones (35 t) hasta la planta de concentracin donde se produce cido fosfrico.

A modo de sntesis y ejemplo se enuncian los pasos a seguir en una explotacin hasta la remediacin en un rea de yacimientos fosfticos. Estos pasos deben respetarse en la mayora de los casos. La figura 3 muestra un esquema de explotacin tratamiento basado en IMC, Florida.

Figura III-3. Esquema de explotacin y tratamiento de rocas fosfticas

a) Limpieza del rea. Esta tarea consiste en el retiro de plantas y otros vegetales del sector a explotar y la remocin de la sobrecarga (nivel de arena, limo y arcilla por encima del horizonte de fosfato). Este material estril se apila en escombreras exteriores a la propia fosapara ser utilizado post-explotacin (Remediacin).

b) Explotacin del horizonte fosftico: Luego de ser removida la sobrecarga se extrae el horizonte fosftico (matrix) Se denomina matrix a la mezcla inconsolidada de pellets fosfticos, gravas, calizas fosfatizadas, cuarzo, limo, arcilla u otros componentes lticos o fsiles En el caso de Florida, E.E.U.U. se utilizan dragalinas con una capacidad de 2000 t/hora para la extraccin, lo que lleva a 50.000 t/da y unas 12.000.000 de t/ao. Generalmente se trabajan 11 meses y uno de descanso para mantenimiento. La dragalina tiene un peso de 65 t con un brazo de 70 m y 50 t de capacidad de balde. La recuperacin promedio es de 10.500 t/ha.

c) Arranque hidralico Se hace con mangueras a alta presin formando as una pulpa (slurry) compuesta por agua ms material, la cual es llevada por caeras a la primera planta. El material removido y llevado a los "lavaderos" es pasado por clasificadores donde se separa de la matrix los clastos y las arcillas. Las arcillas es uno de los grandes problemas asociados al proceso explotacin/beneficio, que por supuestos se minimiza si el contenido de arcillas de los depsitos es insignificante. Las arcillas como material muy fino tienen una gran superficie areal lo que hace que sus caractersticas de decantacin sean muy pobres. Sin tratamiento pueden requerir dcadas para decantar solo entre el 5 y el 20% del total. En cambio, si se utilizan mtodos de decantacin, por ejemplo en lagunas artificiales este porcentaje puede alcanzar entre el 40 y 60% de la fraccin arcillosa del rea minera (Jarvis et al, 1994). En la actualidad se utilizan en algunos pases, tcnicas de deshidratacin utilizando floculantes y colectores coagulantes que produce una decantacin del 25% del contenido slido en pocos minutos (Mc Farlin, 1992 en Jarvis et al, 1994).

d) Tratamiento: El material separado se trata en la mayora de los casos por el mtodo de flotacin con aminocidos llegando al producto final concentrado.

e) Remediacin: Una vez que termina la explotacin, equipos de ingenieros, bilogos, eclogos y gelogos comienzan la remediacin, es decir volver a las condiciones casi similares a las existentes antes de la explotacin. El horizonte superior (estril) que haba sido removido en la etapa inicial se usa para cubrir los terrenos minados. Se le agrega esta sobrecarga (arena-arcilla) para emparejar el terreno, y adems una capa de suelo que permite plantar rboles y cultivos. Tambin se le puede dar a estos terrenos recuperados otros usos como canchas de golf, reas de caza y pesca, sitios industriales, plantas de energa, autopistas, pantanos, lagos, habitat de vida silvestre, pasturas, granjas, parques, centros comerciales, edificios pblicos.

Minera subterrnea:

Existen varios mtodos de explotacin subterrnea y como en la minera a cielo abierto stos varan de labores subsuperficiales a explotaciones altamente mecanizadas (UNIDO, 1998).

Un ejemplo de este tipo de explotacin est en Baja California, Mjico en la mina San Juan de la Costa. Se trata de un yacimiento sedimentario fosftico moderadamente bien cementado, subhorizontal, donde se aplica para la explotacin el mtodo de cmaras y pilares dentro de una configuracin de espina de pescado (herringbone). Los bancos explotables son contnuos con un espesor promedio de 1 m y el porcentaje de extraccin alcanza al 65% de la mena. El mineral es trasladado en vagonetas a la estacin de alimentacin y de ah una cinta transportadora lleva el mineral a una de las entradas de la mina. Cintas transportadoras o camiones llevan la roca fosftica a la planta de beneficio. La roca se beneficia cerca de un 30% en la pila con aire seco. La cercana de la planta de beneficio y el puesto simplifica la tarea de transporte y carga sobre barco.(UNIDO, 1998)

INDUSTRIALIZACIN DE LA ROCA FOSFRICA

Mientras algunas rocas fosfticas (fosforitas solubles) pueden ser utilizadas sin ningn proceso, es decir para su aplicacin directa, la gran mayora deben ser tratadas previamente. La solubilidad de la apatita esta fuertemente relacionada con el grado de sustitucin por CO2 y el tamao de grano.

La importancia estratgica que merece la roca fosfrica se debe a que es la materia prima para fabricar fertilizantes fosfatados, a travs de su producto principal el cido fosfrico. De hecho, la capacidad de las plantas de cido fosfrico es tan elevada que la industria de fertilizantes fosfticos es la mayor consumidora de cido sulfrico en el mundo. Ms all que el cido fosfrico se puede hacer de varias maneras el mtodo ms comn es aqul donde la roca fosftica se la hace reaccionar con cido sulfrico por va hmeda.

En el 2003, la produccin de fertilizantes fosfatados fue de 21 millones de t, aproximadamente el 69 % de la produccin total de cido fosfrico (IFA, 2004), sin considerar el superfosfato simple (cuadro III-7). El cido fosfrico tiene, adems, usos en la industria alimenticia y es materia prima para fabricar fosfato diclcico, ampliamente utilizado como suplemento mineral en la produccin animal.

1999

2000

2001

2002

2003

T x 1000

DAP

12,432

11,684

11,354

12,060

11,806

MAP

5,144

5,657

5,632

6,339

6,995

SPT

2,481

2,451

2,347

2,363

2,590

Total mundial

20,058

19,791

19,332

20,761

21,390

cido Fosfrico Total

28,065

27,848

27,838

29,876

30,889

71%

71%

69%

69%

69%

Cuadro III-7. Produccin mundial de fertilizantes fosfatados Fuente: IFA, 2005.

El cido fosfrico es la materia prima para fabricar los fertilizantes fosfatados ms difundidos, principalmente los fosfatos de amonio, (mono y di amnico) y el superfosfato triple. Otros fertilizantes pueden derivarse, como los polifosfatos de amonio, fosfato- sulfatos de amonio, y otros de uso minoritario. El superfosfato simple proviene del tratamiento de la roca fosftica con cido sulfrico, ha sido por dcadas el principal fertilizante fosfatado y fue desplazado del mercado debido a su baja concentracin de fsforo, pero recientemente ha cobrado un mayor demanda por su aporte de azufre, que ha sido revalorizado como nutriente. Otros fertilizantes fosfatados pueden obtenerse haciendo reaccionar la roca con distintos cidos como el ntrico (nitrofosfatos) o el clorhdrico.

Los principales procesos de fabricacin de fertilizantes han sido recopilados por el IFDC en su conocido Fertilizer Manual (UNIDO-IFDC, 1998) a travs de la experiencia recogida en dcadas de funcionamiento del Centro Nacional de Desarrollo de fertilizantes en Tennessee Valley Autorithy (TVA), y posteriormente fuera transformado en el Centro Internacional de Desarrollo de Fertilizantes (IFDC, 2005). Una breve sntesis del origen de cada fertilizante se da en los prximos prrafos, pero el lector puede referirse a esta obra para mayor detalle de la fabricacin de diferentes fertilizantes.

Superfosfato Simple

El superfosfato simple o normal se ha producido en grandes cantidades desde hace ms de 140 aos en muchos pases. La prctica ms comn de produccin de SSP consiste simplemente en mezclar la roca fosfrica molida con cido sulfrico puro o diluido. Despus de permitir que la reaccin progresa en toda la masa de mineral (curado) el producto puede usarse directamente una vez seco, granularse para uso directo como tal o utilizarse como ingrediente en fertilizantes complejos. Las variables principales de proceso para producir SPS incluyen la finura de molienda de la roca, la concentracin del cido sulfrico, la relacin cido-roca y la composicin de la roca fosfrica. Normalmente el cido sulfrico se agrega diluido al 70% aunque en algunos casos se agrega cido concentrado, agua y roca simultneamente al mezclador. La relacin tpica cido-roca es cerca de 0.6 kg de H2SO4 (base 100%) por kilogramo de roca. Se usa una gran variedad de dispositivos para mezclar, tanto por lotes como continuos. Su funcin es mezclar la roca y el cido agregado rpida y exhaustivamente, y descargar la mezcla semifluida en el curador mientras sea semi-fluida.

La reaccin que representa la acidulacin de la roca con cido sulfrico para producir superfosfato simple normal, es la siguiente

2Ca5(PO4)3F + 7H2SO4 + 3H2O ^ 3 CaH4(PO4)2H2O + 7CaSO4 + 2HF

El sulfato de calcio se encuentra normalmente como anhidrita, y solo pequeas cantidades en forma de yeso, CaSO42H2O. Sin embargo, el fosfato monoclcico se presenta principalmente como un hidrato cristalino. An cuando el cido sulfrico es el reactivo ms barato que se puede emplear para acidular la roca, tiene una desventaja; el P2O5 disponible en el producto es aproximadamente del 20% debido a las grandes cantidades de sulfato de calcio que se forman en la reaccin.

Acidulacin parcial. La roca fosfrica puede acidularse con un porcentaje variable de cido sulfrico o de cido fosfrico. Ese porcentaje se expresa en forma relativa al total necesitado para producir superfosfato. La roca fosfrica parcialmente acidulada (RFPA) es esencialmente una mezcla de fosfato monoclcico, que es soluble en agua y RF sin reaccionar, que es insoluble en agua pero algo soluble en una solucin de citrato. Las caractersticas qumicas de la RFPA dependen principalmente de la reactividad de la RF, sus impurezas, el tipo y la cantidad de cido usado, y la condicin de preparacin. Los productos preparados con cido fosfrico siempre contienen ms P soluble que los preparados con sulfrico. Uno de los problemas frecuentes de calidad de las RFs es su alto contenido en xidos de Fe y Al. A igual porcentaje de acidulacin, el P soluble es ms bajo con estos materiales que con productos de bajo contenido de xidos, y con efectos ms pronunciados a mayor acidulacin.

Productos de compactacin. Pueden preparase fertilizantes por compactacin de fertilizantes solubles (SFS o SFT) con roca fosfrica. La composicin qumica de estos compuestos compactados es similar a la de RFPA ya que ambos contienen fosfato monoclcico y roca fosfrica sin reaccionar. La solubilidad de los productos compactados con SFS o SFT puede ajustarse variando las proporciones entre la RF y el SFT o SFS para lograr la misma solubilidad que una RFPA a un determinado porcentaje de cido equivalente.

Cuando se acidulan con cido sulfrico RF's con altos contenido de xidos de Fe y Al, ocurre reversin del P soluble en agua a productos insolubles durante el secado. En cambio, cuando estas RF's son compactadas con SFT o SFS, pueden resultar en productos con mayores contenidos en P soluble en agua ya que no se necesita secado durante el proceso de preparacin

En Latinoamrica se produce superfosfato simple en Mxico, Brasil, Uruguay y Per en las cantidades que se muestran en el cuadro III-8. Salvo Uruguay que produce exclusivamente en base a la importacin, los dems pases emplean sus recursos nacionales de rocas fosfricas. Venezuela y Colombia producen rocas parcialmente aciduladas utilizando tambin minerales nacionales. Existen varios proyectos nuevos y de ampliacin en Brasil Uruguay y Argentina que basarn su produccin todos en mineral importado.

Plantas

Capacidad

Instalada

Produccin t x 1000

Periodo

Brasil

4

6,391

3,860

(1999-2002)

Mxico

2

392

130

(1997-1999)

Uruguay

2

100

S/D

Per

1

15

8.6

(1999)

Colombia

2

-

12 -25

(2000-2001)

Venezuela

1

150

(1999)

Cuadro III-8. Plantas de produccin de superfosfato simple y roca parcialmente aciduladaen produccin Fertilizantes Amrica Latina (2000, 2001)

cido fosfrico, superfosfato triple

Aproximadamente el 70 % de los fosfatos explotados se convierten inicialmente en cido fosfrico, producto importante intermedio en la manufactura de fertilizantes fosfticos, y, adems, se produce una cantidad sustancial de yeso como subproducto conocido como "fosfoyeso" (phosphogypsum). La reaccin qumica simplificada es la siguiente:

Cai0 (P4)6F2 + 10 H2SO4 + 20 H2O *10 CaS4 2 H2O + 6 H3PO4 + 2 HF roca fosfticafosfoyeso

Mientras que la relacin molar entre el yeso y el cido fosfrico es 5:3. la relacin de masas es 3:1; es decir, por cada 3 toneladas de yeso se produce 1 tonelada de cido fosfrico. Es por eso que en gran parte del mundo se denomina "industria de fosfoyeso". El yeso puede cristalizar tanto dihidratado (CaSO4 -2 H2O) o hemihidratado (CaSO4 'A H2O) dependiendo del proceso. El fosfoyeso producido es filtrado y bombeado conteniendo cerca de un 20% de slidos y depositados en pilas (gyp-stacks) donde se enfra y se deshidrata.

Aunque en algunos pases este fosfoyeso es utilizado para la fabricacin de cemento y otros minerales de construccin (p.e. Japn), en otros (p.e E.E.U.U) solo pequeas cantidades son permitidas para enmiendas de suelos. (Jarvis et al, 1994). En Venezuela existen grandes yacimientos de rocas fosfticas o fosfricas, la cual es expendida en forma micronizada por PEQUIVEN y sus distribuidores. El fosfoyeso residual se est investigando tendiente a determinar su utilidad agrcola en diferentes suelos y cultivos del pas. En ese sentido, de acuerdo con los resultados de algunas de esas experiencias y por los antecedentes obtenidos en otras naciones, el fosfoyeso se podra emplear como fuente de fsforo y calcio y, para aumentar el pH de los suelos cidos, as como tambin para mejorar las propiedades fsicas de los suelos y en aqullos con altos niveles de sodio y/o magnesio. (http://www.ceniap.gov.ve/publica/divulga/fd53/fertilizantes.htm)

Se puede obtener un producto mucho ms concentrado, acidulando la roca con cido fosfrico para producir superfosfato triple. La reaccin es la siguiente:

Ca5(PO4)3F + 7H3PO4 +5 H2O ^ 5 CaH4(PO4)2 H2O + HF

Como en el caso de superfosfato normal, alrededor de la mitad del flor se desprende como SiF4, que se absorbe en el agua, se desecha o se convierte en fluosilicatos.

La mayor parte del superfosfato triple se fabrica empleando cido fosfrico del proceso hmedo porque es ms barato que el cido obtenido en el arco elctrico. La concentracin terica del cido requerida para el superfosfato triple es del 88% de H3PO4. Sin embargo, el uso de cido a esta concentracin origina reacciones colaterales indeseables y tambin da reducidos rendimientos de fosfato monoclcico debido a que algo de agua debe estar presente para que la reaccin proceda a una velocidad razonable. Si el superfosfato triple no se seca artificialmente, la concentracin del cido es normalmente de 70% a 78% de H3PO4. Esto introduce algo de humedad en el producto final pero no la suficiente para causar problemas en el manejo. Sin embargo, si el superfosfato triple se seca antes de embarcarse o si ha de ser subsecuentemente amoniacado(agregado de NH3), incorporado a fertilizantes mezclados, la concentracin del cido puede ser del 34% de H3PO4.

Dependiendo del tipo de roca y de la concentracin del cido fosfrico que se usen, el superfosfato triple contiene de 40 a 49% en peso de P2O5 disponible, lo que representa ms del doble de la concentracin que el superfosfato simple. Cuando el producto debe enviarse a distancias considerables no hay duda que el superfosfato triple es ms econmico desde el punto de vista del productor y del consumidor. Por esta razn el superfosfato simple se comercializa en general en distancias reducidas e internacionalmente a escala regional.

En los ltimos aos se ha valorizado el contenido de azufre en el superfosfato simple resultando en una progresiva reversin de la tendencia al uso de fertilizantes ms concentrados en P. En particular en Latinoamrica los grandes productores de soja del Mercosur, Brasil, Argentina, Paraguay estn utilizando crecientes cantidades de superfosfato simple, y muchas de sus industrias locales han sido revitalizadas y ampliadas. Por el contrario, excepto por el uso de los fosfatos de amonio, el superfosfato triple es hoy da un producto de uso decreciente.

Fosfatos monoamnico y diamnico

Los fosfatos mono y diamnicos son los fertilizantes ms ampliamente producidos y comercializados a escala mundial. Desde la dcada del 60, sus excelentes cualidades fisicoqumicas y alto grado de anlisis, movieron la construccin de plantas con grandes economas de escala. Existen dos tipos de fosfatos de amonio: monoamnico, diamnico y tienen una solubilidad equivalente a los superfosfatos.

El primero es un fertilizante soluble con un valor nutriente doble, ya que aporta alrededor de un 11% en nitrgeno y un 48% en P2O5. Se obtiene a partir de la neutralizacin de amonaco con cido fosfrico. Su frmula qumica es NH4H2PO4. Por su contenido amoniacal genera un efecto cido en el suelo. No hay un grado estndar ya que varia segn las plantas entre 11-55-0 a 10-50-0. En cambio el fosfato diamnico por su parte, posee un grado estndar de 18% de N y un 46% de P2O5 y tiene por frmula qumica (NH*)2HPO4.

En el proceso bsico se prepara haciendo reaccionar cido fosfrico al 40 % con amoniaco en un pre - neutralizador; el calor de reaccin eleva la temperatura del fluido y evapora parte del agua; este fluido con 16 a 20 % de agua se enva al granulador que recibe ms amoniaco en solucin que calienta aun ms la mezcla hacindole perder el exceso de agua. Luego los grnulos son secados y tamizados, haciendo reciclar los descartes de tamao. Las impurezas principalmente fosfatos de hierro y aluminio son los que ayudan a la granulacin por formar una textura gelatinosa y sirven a su vez como acondicionadores para prevenir el endurecimiento de las mezclas (Caking). El mismo equipo se usa para producir uno u otro variando las relaciones molares NH3:H3PO4 en alguna etapa del proceso industrial. La mezcla admite el agregado de sales de potasio u otro elemento para fabricar fertilizantes compuestos N-P-K.

En Latinoamrica, los profundos cambios devengados de la globalizacin, privatizaciones durante la dcada pasada y consolidacin de grupos industriales, junto con incrementos en la demanda global, han resultado en un reacomodamiento de las industrias de fosfatos en Mxico y en Brasil, cambios que se ilustran en el cuadro III-9. Ms all de la obvia dependencia de la provisin de roca fosfrica en esta industria, los vaivenes derivados de la industria del petrleo y del gas por extensin determinan una alta sensibilidad de los precios al amoniaco, un insumo clave en los fosfatos de amonio. Como la estructura de comercializacin internacional del gas es totalmente diferente de la de la roca fosfrica y sujeta a consideraciones geopolticas, la hace que el precio del amoniaco para la industria mexicana en el bloque del Nafta no tenga nada que ver con el que consigue la industria de Brasil, con precios subsidiados de Argentina o Bolivia.

1999

2000

2001

2002

2003

000 x T P2O5

Brasil

MAP

409

443

442

476

534

DAP

8

3

2

3

2

SPT

215

214

193

158

223

Sub Total

631

660

637

637

759

Mxico

MAP

60

116

86

4

0

DAP

285

144

101

0

0

SPT

116

140

97

65

72

Sub Total

461

401

284

69

72

Venezuela

DAP

47

31

22

20

20

Total

1 139

1 091

943

726

851

IFA, (2005)

Cuadro III-9. Produccin de fertilizantes fosfatados a partir del cido fosfrico enLatinoamrica, en equivalente P2O5.

Uso directo de rocas fosfricas

El uso como fertilizantes de rocas fosfticas sin tratamiento previo, significa una disminucin de costos que incidira en la factibilidad de explotacin de los depsitos. La aplicacin directa de rocas fosfticas reducira de manera significativa el impacto ambiental provocado por la explotacin del recurso, si se considera que en la fabricacin de gran parte de los fertilizantes se trata la roca fosftica con cido sulfrico para convertirlo en cido fosfrico, producto intermedio en la manufactura de los fertilizantes fosforados.

A pesar de estos argumentos, el uso directo de la roca fosfrica decae progresivamente (cuadro III-10). Segn Van Kauwenbergh (2003) en veinticinco aos, el consumo de rocas fosfricas para uso directo cay desde un 5.6 a 1.4 % tomando como base el consumo total mundial de P2O5. Si bien no puede obviarse el efecto de fenmenos locales ocurridos en grandes pases consumidores como Rusia y China, lo cierto es que el uso de fuentes solubles presenta ventajas econmicas difciles de superar por las rocas fosfricas. En China, anteriormente un gran consumidor, solo se usa en suelos cidos en cercana de las minas, situacin parecida a Colombia y Venezuela. El transporte a largas distancias vuelve prohibitiva una carga de roca con menos de 30 % de P2O5 cuando se compara con fosfatos concentrados. Similarmente, an los pases con buena infraestructura, el costo del transporte martimo es mucho menor que el terrestre por camin dentro del pas.

Se estima que menos del 1 % del fosfato producido en Latinoamrica tiene aplicacin directa. Las rocas fosfricas de origen latinoamericano no son relevantes en cuanto a su reactividad cuando se las compara con otras especialmente famosas como las de Tnez (Gafsa) de Carolina del Norte. Entre las locales ms reactivas se encuentran las de Bayvar (Per). Brasil es un gran usuario con ms de 320 mil t para uso directo (Chien, 2004), pero el origen de ste es roca reactiva importada del Norte de frica (Marruecos y Tnez) y Medio Oriente (Israel). Argentina import entre 1995 y 1999 unas 21 mil t de roca fosfrica reactiva de Carolina del Norte y de Tnez pero el consumo relativamente escaso, estimado de 4 mil t/ao, desalent a las empresas a continuar importando. Para Uruguay se reportan unas 2 mil t/ao (Maene, 2000) pero es difcil estimar un consumo ya que la mayor parte se procesa industrialmente. Se reportan usos espordicos en Per y Chile. La roca reactiva de Baha Inglesa, explotada por la compaa Bifox declara unas 10 mil t anuales comercializadas en los suelos del sur del pas, de origen volcnico con alto poder de fijacin de P. El uso de la roca altamente reactiva de Sechura o Bayvar ha sido bastante espordico debido a varios problemas operativos, solo se han producido escasas cantidades para exportar a Chile. Colombia y Venezuela se citan tambin como usuarios importantes de rocas fosfricas locales para uso directo. Sus suelos tropicales, cidos, deficientes en P y con alta capacidad de fijacin de fsforo son ideales para el uso directo de rocas fosfricas. Chien (2004) cita para Colombia que Fosfacol comercializa unos 25 mil t anuales del fosfato de Huila. Para Venezuela, la compaa estatal Pequiven no comercializa rocas fosfricas para uso directo sino que lo usa para producir roca parcialmente acidulada.

Ao

Porcentaje del consumo mundial

Millones de t

(Sobre la base del % nutrientes)

(aprox. a 30% P2O5)

1975

5.6

4.8

1980

4.9

5.2

1985

4.0

4.5

1990

3.0

3.6

1991

1.7

2.0

1995

1.5

1.5

1998

1.4

1.5

Cuadro III-10. Consumo mundial de roca fosfrica para aplicacin directa. (Van Kauwenbergh, 2003).

Factores que afectan el resultado agronmico de las rocas fosfricas

Los factores ms importantes que determinan buenos resultados dependen de la combinacin de las caractersticas del suelo y de la roca fosfrica, factores que han sido extensamente cuantificados en varios trabajos (Khasawneh y Doll, 1978; Chien, 1992; Chien y Friesen, 1992; Chien y Van Kauwenbergh, 1992; Chien y Menon, 1995; Rajan et al., 1996; Zapata, 2003).

Sintticamente entre los factores de suelo la acidez es el ms importante sin dejar el obvio factor de nivel de P disponible en el suelo. El tipo de mineral de arcilla dominante y factores climticos son otros factores normalmente asociados a la acidez del suelo. Los minerales de arcillas de baja actividad, con predominancia de caolinitas, y xidos de hierro y aluminio, tienen un bajo poder regulador y alto punto isolelctrico lo que normalmente determinan baja capacidad de cambio y retencin de bases. Los climas con alta pluviosidad y temperatura estn asociados a alta meteorizacin del material madre y alta acidez.

Entre los factores secundarios se mencionan al tipo de cultivo, si es perenne o anual y su estructura radicular. En un cultivo perenne la disponibilidad ms lenta de P soluble derivada de la solubilizacin de la roca pierde importancia ante el mayor tiempo bajo cultivo. Las races en cabelleras de las gramneas en un cultivo denso tienen ms posibilidades para absorber P que una raz pivotante de cultivos en lneas. Tambin se ha detectado factores especficos de algunas especiase como las crucferas

As, considerando slo los factores de suelo, puede afirmarse que los cultivos perennes en suelos cidos una roca fosfrica reactiva responder de manera casi equivalente a un fertilizante fosfatado, al disolverse en el tiempo. Suelos de origen calcreo en regiones subhmedas o semiridas, por el contrario indican bajo potencial de uso directo de la roca fosfrica.

La propiedad ms relevante de las rocas fosfricas con relacin a su desempeo agronmico en aplicacin directa es su solubilidad, que se mide normalmente con un cido dbil. La solubilidad o reactividad qumica de una RF's depende de las caractersticas qumicas y mineralgicas del mineral de P en la RF's. El principal mineral de P en la mayora de las RF's es apatita, pero las apatitas varan ampliamente en sus propiedades fisicoqumicas, y cristalogrficas. En general, la solubilidad aumenta a medida que se incrementa la sustitucin del ion fosfato (PO4"3) por carbonato (CO3"2) en la estructura de las apatitas, segn consideraciones tericas de la estructura y de termodinmica. As, el grado de sustitucin isomrfica en la estructura de la apatita es el factor clave que determina la reactividad qumica de las RF's. A mayor grado de sustitucin de CO3-2 por PO4-3 resulta en un aumento en la solubilidad de la apatita resultando as ms reactiva. Entre las explicaciones ofrecidas para este comportamiento se menciona que el mayor grado de sustitucin de CO3 por PO4 resulta en una disminucin del tamao del cristal de apatita. Adems, el ion PO4-3 es una estructura tetradrica que al ser sustituida por una estructura plana como el CO3-2 causa una inestabilidad en la estructura que resulta en un incremento de la reactividad, (Chien, 1995). Como es de esperar, existe una muy buena correlacin entre el grado de sustitucin, la solubilidad en cidos dbiles y la reactividad y performance agronmica.

Otro factor importante es la granulometra de la RF. Como fenmeno de superficies, la disolucin de la RF por la accin de los iones H presentes en la solucin del suelo es ms rpida cuanto mayor sea la superficie de contacto y en consecuencia cuanto ms pequea sea la partcula de RF en contacto con el suelo. Esta situacin explica la extraordinaria reactividad de las algunas rocas sedimentarias con estructura porosa, resultando que la superficie geomtrica es apenas 5 % del rea total. Esto lo diferencia de las rocas gneas con estructura cristalina y sin diferencias entre el rea total y geomtrica. (Leer y Mc Clellan, 1972). No obstante este factor influye en la reactividad total de algunas rocas que funcionan mucho mejor cuando son molidas, mientras que otras con alta superficie interna no muestran diferencias importantes molidas o no (Chien, 1995)

La solubilidad de las RF's correlaciona bien con la respuesta de los cultivos. Sin embargo, es difcil comparar las respuestas de los cultivos entre las RF's y los fertilizantes solubles como el SFT debido a interacciones entre el fertilizante y el suelo. Por lo tanto, es difcil predecir la efectividad agronmica relativa de fertilizantes solo sobre la base de su solubilidad. La RF's finamente molida puede ser tan efectiva como el SFT o inferior, dependiendo, entre otras cosas, del origen de la RF's.

El uso directo de la roca fosfrica tiene aplicaciones bien recomendadas y apropiadas en numerosos escenarios de produccin. Su aplicacin es ms justificada adonde no se requiere una disponibilidad inmediata, o durante un nico ciclo de cultivo. Los cultivos perennes frutcolas, las pasturas tanto naturales como cultivadas, pretendida son ejemplos. Tambin aquellos sistemas de produccin adonde se pretenda levantar los niveles de P de base, y complementar las aplicaciones anuales de P de fertilizantes solubles es otro posible destino. Sin duda entonces que esto ser posible en cuanto se combinen condiciones de suelos, cidos y deficientes en P, con rocas reactivas, de buena solubilidad en cidos dbiles

Factores que afectan el uso directo de la roca fosfrica en Latinoamrica

Latinoamrica tiene millones de hectreas afectadas por acidez y limitantes de fertilidad asociadas como bajos niveles de fsforo y toxicidad de aluminio (Cochrane et al, 1985). Sin embargo, sta no es condicin suficiente para el uso directo generalizado de rocas fosfricas, aun la produccin local. Tampoco el argumento de ser ms econmicas que los fertilizantes solubles importados se puede aplicar indiscriminadamente en todos los pases, inclusive en aquellos pases bendecidos con el recurso.

El cuadro III-11 muestra un resumen de los principales depsitos de las rocas ms reactiva en Latinoamrica.

P 2O5 Soluble

Roca Fosfrica (Pas)

P2O5 Total

Citrato

amonio neutro 1

cido ctrico 2 %

cido

frmico

2%

%

% de Roca

Bayovar(Per)

30.5

5.3

15.2

21.9

Huila (Colombia)

6.6

3.5

5.3

6.2

Baha Inglesa (Chile) (1)

7-18

2.4

3.9

4.1

Ro Chico (Argentina)

18.1

2.4

5.8

4.5

Riecito (Venezuela) (2)

25-30

5.7

14.9

15.8

Napo (Ecuador)

28-30

1.4

5.0

4.2

Araxa (Brasil)

37

1.7

3.5

3.9

Baja California (Mxico)

30.5

6.4

Gafsa (Tnez) (3)

28.8

4.0

5.1

12.9

Arad (Israel)

32.4

6.5

12.1

1 9. 8

North Carolina Gr.

30.0

4.2

6.o

13.4

2da. Extraccin.

Cuadro III-11. Solubilidad de las rocas ms reactivas de pases de Latinoamrica. (1) Besoan et al 1999; (2) Melgar y Chien, 2003 y (3) Chien y Hammond 1978

La falta de articulacin del sector minero con el agrcola tambin dificulta la comercializacin de rocas fosfricas y por consecuencia, el acceso de los agricultores a los recursos minerales. En el sector agrcola, las cadenas de provisin de insumos, son empresas integradas con el comercio internacional de granos o bien con una coordinacin industrial y comercial que privilegia la comercializacin de productos de mayor valor agregado, como los fertilizantes industriales. Para una empresa de envergadura nacional de fertilizantes, la roca fosfrica es una especialidad. El desarrollo de este mercado no es una prioridad sino que es eventualmente una competencia a los productos ms concentrados y solubles.

Cuando se da el caso de depsitos lo suficientemente valiosos para sustentar una industria de escala, normalmente este ser de propiedad de estas industrias, como es el caso de la mina de San Juan de la Costa, (Fertinal) en Mxico; las de Brasil de propiedad de Fosfrtil y Ultrafrtil, las de Venezuela (Pequiven) y de Boyac (Fosfonorte, Fertilizantes de Boyac y Fosfatos de Boyac). Tal es el caso de la principal reserva de fosfatos de Latinoamrica, Bayvar en Per, que ha sido recientemente adjudicada a CRVD, un gigante minero y productor de fertilizantes. Cuando este no es el caso, los depsitos tienen las limitantes usuales de infraestructura, accesibilidad y lejana de los centros de consumo o de concentracin industrial, que determinan que la provisin de roca fosfrica de igual o mejor calidad puede asegurarse por la importacin, como en Argentina, Chile o Ecuador.

Los fertilizantes fosfatados solubles mantienen adems ventajas en los sistemas modernos de mquinas aplicadoras de fertilizantes. En los dispositivos dosificadores de las sembradoras, el granulado de los fertilizantes comerciales es normalmente preferido antes que el polvo para aplicacin en el cultivo, aunque en algunos casos se granula la roca fosfrica luego de una molienda, smese a ello la mayor eficiencia agronmica cuando el fsforo es colocado junto a la semilla.

CONSIDERACIONES FINALES

En el presente la produccin mundial de fosfatos es cercana a los 40 millones de toneladas de P2O5 derivada de 140 millones de roca fosftica, Del total cerca del 80% se utiliza en la industria de fertilizantes. Si se considera el rol de los fertilizantes est ligado directamente al desarrollo de la agricultura y est a su vez con el crecimiento de la poblacin y sus necesidades de alimentacin, es evidente que la que la produccin futura de fosfatos aumentar. Los datos estadsticos indican que la tasa de poblacin aumenta el 2 % por ao. Con ese concepto en mente y el decrecimiento de disponibilidad de fertilizantes orgnicos, la produccin de fsforo debe aumentar para mantener la relacin de nutrientes per capita y consecuentemente brindar una adecuada dieta para la poblacin.

Appleton (2001) citado por Zapata y Roy (2004) destaca que la roca fosftica es un commodity de bajo precio, con gran volumen y alto costo para ser transportada, por lo tanto su potencial econmico depende en gran medida de su localizacin en relacin con el mercado local e internacional. La gran mayora de los depsitos fosfticos comercialmente explotados se localizan cerca de las costas y en pases que cuentan con puertos de aguas profundas. Si la infraestructura de transporte es poco desarrollada y especialmente si no existen medios ferroviarios o mineraloductos para transportar las rocas fosfticas al hacer el anlisis costo beneficio resultar ms econmico importar fertilizantes como DAP que desarrollar una industria local. Los recursos de rocas fosfticas situados en lugares remotos a grandes distancias de los mercados o sin transporte adecuado no resultan factibles econmicamente para competir en un mercado internacional, probablemente puedan cubrir un mercado local o quizs regional. Por el otro lado, donde existen reas agrcolas distantes de puertos, especialmente en aquellos pases sin salida al mar, la resultante costo beneficio inclina la balanza hacia la utilizacin de recursos de rocas fosfticas locales para aplicacin directa. Los altos costos del transporte se deprecian si la roca fosftica puede convertirse en un producto de alto valor agregado.