El manganeso: minerales y yacimientos

Las reservas de manganeso para su explotación, a nivel mundial se estiman en 1x1019 toneladas, pese a su elevada abundancia, la producción mundial de manganeso y compuestos derivados se han mantenido con una tendencia constate.

Los yacimientos de mayor importancia económica en el mundo son de origen sedimentario con formación de óxidosen grandes cantidades (Holandita, litioporita, Manganita, Nutsita, Criptomelano, Crederita) y en menores cantidades especies hipogénicas (rutilo, Pirocroita, Cuarzo, pirita )

De menor importancia son los yacimiento de baja ley de cabezas (contenido de Mn< 35%) en los cuales, su explotación a gran escala no cumple la dinámica productiva de la industria acerera mundial , por esta razón, estos yacimientos no son explotados; pero dada la evolución tecnológica en los procesos de aceración, se a puesto más atención a los yacimiento de baja ley de naciones productoras de aceros, por este hecho, el interesen la explotación de dichos yacimientos ha ido incrementado.

La pirolusita es un mineral del grupo de los óxidos. Químicamente es dióxido de manganeso, que puede presentar una gran cantidad de hábitos cristalinos, aunque en general se presenta en forma de agregados cristalinos fibrosos.
El nombre procede del griego, piro es fuego y lousis es lavadura, ya que en la antigüedad se usaba paraquitar el color verdoso que le daba al vidrio la presencia de componentes de hierro.
Lo más normal es que la pirolusita tenga un origen sedimentario, formado por deposición de manganeso en un ambiente de sedimentación lacustre o en ciénagas.
También en otras ocasiones se forma como producto de la oxidación por factores climáticos de otros minerales del manganeso. Por ello, es frecuente encontrarlo asociado a limonita, hematita, cuarzo, manganita, psilomelana y otros minerales óxidos de hierro y manganeso.

La rodocrosita es un mineral poco abundante del grupo V (carbonatos), según la clasificación de Strunz. Es un carbonato de manganeso (II) (MnCO3). En su forma pura, tiene un característico color rosa rojizo, si bien es poco frecuente encontrarlo así. En función de las impurezas, la tonalidad de este mineral puede variar desde el rosa hasta el marrón claro. Se forma en depósitos de manganeso alterados y en filones hidrotermales.
Las formas cristalizadas, poco frecuentes, son romboedros obtusos cuyo ángulo suele ser de 107s 20' con doble refracción; a veces sus caras son curvas presentando forma lenticular muy marcada. Debe su nombre a su característico color (del griego ás¥ÏŒδον, rosa).
Se usa como fuente de manganeso y en joyería y ornamentación, especialmente en la Argentina donde es considerada como piedra nacional.

El óxido de manganeso (IV

Peróxido de manganeso o dióxido de manganeso (fórmula química: MnO2), es un óxido covalente del manganeso. Conocido como pirolusita, es el óxido más importante del manganeso, pero no el más estable.

Más de 90% del mineral del manganeso, es explotado en México y el mundo es procesado como MnO2 para el consumo de la industria del acero.

Los yacimientos más importantes para la producción de dióxidode Manganeso se encuentran en Brasil, Australia, Gabón , U.R.S.S y África, estos yacimientos se caracterizan por estar formados por especies supergénicas (óxidos primarios) de alta ley.

México ocupa el lugar No. 8 en el mundo con reservas Probadas por 31.5 millones de toneladas métricas de mineral de manganeso con tenido metálico de 7%. Situándose gran parte de sus reservas como carbonato de manganeso en Molango, Estado de Hidalgo.

Tabla 1. Explotación y producción de Manganeso en miles de toneladas anuales

(cifras publicadas por el Banco de México)

|Producto |1995 |1996 |1997 |1998 |
|MnCO3 |565,000 |692 |777 |779 |
|Nódulos de Mn( contenido |351,000 |363,000 |365,000 |365,000 |
|mínimo de Mn de 35%) |
|MnO2 grado batería |23,000 |19,000 |20,000 |23,602 |

El dióxido de manganeso se exporta actualmente en 12 países. Las aplicaciones no metalúrgicas que México destina al porcentaje restante del mineral de manganeso procesado, son, pinturas y barnices para pintar cristales y cerámica. Y en la obtención de cloro, yodo y como despolarizador en pilas secas.

La Compañía Minera Autlán S.A. de C.V., sigue siendo el único productor de carbonato de manganeso y de nódulos de manganeso y el principal productor de dióxido de manganeso grado batería en México obtenido enMéxico; con un volumen de producción de acero de 193,000 toneladas en 1998.
El manganeso es un metal muy valorado estratégicamente, pues es un componente del acero y otras aleaciones tales como el bronce-manganeso. Como es un agente oxidante se usa para la fabricación de cloro y desinfectantes (permanganatos). También se usa para la decoloración del vidrio, pues cuando se mezcla con el vidrio fundido se oxida el hierro ferroso a hierro férrico, con lo que desaparecen los colores verdosos y marrones que tendría el vidrio.
Se usa también como material colorante en la fabricación de pinturas verde y violeta y en tintes para telas, así como para dar colores violeta o ámbar a azulejos y cerámica.

En los 90’s, las naciones industrializadas se abocaron a la fusión de empresas. Este hecho condujo a empresas como British Steel y Thyssen Stahl a no descontinuar ciertas operaciones, ya que gran producción de aleaciones demanda un elevado uso de minerales y lleva consigo un rápido desgaste de equipos acereros.

En consecuencia de la alta demanda de consumo de ferro-manganeso, en 1994 la Cámara de Comercio de E.U. anunció una propuesta para crear la institución mundial para la vigilancia del mercado de minerales y energía, las principales compañías productoras de mineral de manganeso se negaron a participar en dicha organización.

Efectos del Manganeso sobre la salud

El Manganeso es un compuesto muy común que puede ser encontrado en todas partes en la tierra. El manganeso es uno de los tres elementos trazas tóxicos esenciales, lo cual significa que no es sólo necesario para la supervivencia de los humanos, pero que es también tóxico cuando está presente en elevadas concentraciones en los humanos. Cuando la gente no cumplen con la ración diaria recomendadasu salud disminuirá. Pero cuando la toma es demasiado alta problemas de salud aparecerán.

La toma de Manganeso por los humanos mayoritariamente tiene lugar a través de la comida, como son las espinacas, el te y la hierbas. Las comidas que contienen las más altas concentraciones son los granos y arroz, las semillas de soja, huevos, frutos secos, aceite de oliva, judías verdes y ostras. Después de ser absorbido en el cuerpo humano el manganeso será transportado a través de la sangre al hígado, los riñones, el páncreas y las glándulas endocrinas.
Los efectos del manganeso mayormente ocurren en el tracto respiratorio y el cerebro. Los síntomas por envenenamiento con Manganeso son alucinaciones, olvidos y daños en los nervios. El Manganeso puede causar parkinson, embolia de los pulmones y bronquitis.

Cuando los hombres se exponen al manganeso por un largo periodo de tiempo el daño puede llegar a ser importante.

Un síndrome que es causado por el manganeso tiene los siguientes síntomas: esquizofrenia, depresión, debilidad de músculos, dolor de cabeza e insomnio.
Porque el Manganeso es un elemento esencial para la salud de los humanos la falta de este puede también causar efectos sobre la salud. Estos son los

siguientes efectos:
Engordar
Intolerancia a la glucosa
Coágulos de sangre
Problemas de la piel
Bajos niveles de colesterol
Desorden del esqueleto
Defectos de nacimiento
Cambios en el color del pelo
Síntomas neurológicos

Efectos ambientales del Manganeso

Los compuestos del manganeso existen de forma natural en el ambiente como sólidos en suelos y pequeñas partículas en el agua. Las partículas de manganeso en el aire están presente en las partículas de polvo. Estas usualmente se depositan en la tierra en unos pocos días.Los humanos aumentan las concentraciones de Manganeso en el aire por las actividades industriales y a través de la quema de productos fósiles. El Manganeso que deriva de las fuentes humanas puede también entrar en la superficie del agua, aguas subterráneas y aguas residuales. A través de la aplicación del Manganeso como pesticida el Manganeso entrará en el suelo.
Para los animales el Manganeso es un componente esencial sobre unas 36 enzimas que son usadas para el metabolismo de carbohidratos, proteínas y grasas.

Con animales que comen muy poco manganeso interfiere en el crecimiento normal, la formación de huesos y en la reproducción.

Para algunos animales la dosis letal es bastante baja, lo cual significa que tienen pocas posibilidades de supervivencia incluso a pequeñas dosis de manganeso cuando este excede la dosis esencial. El Manganeso puede causar disturbancias en los pulmones, hígado y vasculares, decremento de la presión sanguínea, fallos en el desarrollo de fetos de animales y daños cerebrales.
Cuando el Manganeso es tomado a través de la piel este puede causar temblores y fallos en la coordinación. Finalmente, las pruebas de laboratorio con animales han mostrado que diversos envenenamientos con Manganeso deberían incluso ser capaces de causar el desarrollo de tumores en animales.
En plantas los iones del Manganeso son transportado hacia las hojas después de ser tomados en el suelo. Cuando muy poco manganeso puede ser absorbido desde el suelo esto causa disturbaciones en los mecanismos de las plantas. Por ejemplo disturbaciones en la división del agua en hidrógeno y oxígeno, en lo cual el Manganeso juega un papel importante.

El Manganseo puede causar síntomas de toxicidad y deficiencia en plantas. Cuando el pH del suelo es bajo lasdeficiencias de Manganeso son más comunes.

Concentraciones altamente tóxicas de Manganeso en suelo pueden causar inflamación de la pared celular, abrasamiento de las hojas y puntos marrones en las hojas. Las deficiencia puede también causar estos efectos entre concentraciones tóxicas y concentraciones que causan deficiencias una pequeña área de concentraciones donde el crecimiento de la planta es óptimo puede ser detectado.

Extracción de pirolusita (MnO2) por vías Hidrometalúrgicas

Actualmente los procesos hidrometalúrgicos don fundamentales para la extracción de metales en minerales de baja ley y también para la recuperación de materiales de desecho.

Estos métodos de producción pueden o no estar precedidos por procesos de beneficios, por ejemplo; la práctica de lixiviar concentrados de mineral, con o sin sistemas presurizados, se ha extendido ampliamente dada la calidad del producto final y la rapidez del proceso. Por otro lado estos procesos son seguidos generalmente, de un tratamiento electrometalúrgico para la obtención de un elemento u óxido de alta pureza.

La ruta de producción de un metal dado pude incluir las siguientes etapas: un proceso y trituración del mineral, seguido de una etapa de concentración (flotación, métodos gravimétricos, separación magnética etc.), después una etapa de lixiviación o disolución de los metales de interés y finalmente un proceso de purificación y/o concentración de la disolución obtenida y una reducción final por métodos electrometalúrgicos

Los factores que justifican el uso de una u otra etapa, son básicamente la naturaleza y características de la materia prima, así como las condiciones que se requieren para obtener el producto final.

Para el dióxido de manganeso de alta pureza se puedeobtener por electrólisis o bien, por precipitado selectiva de hidróxido de de manganeso seguido de una etapa de calcinación para obtener al óxido deseado; lo que fija el uso de uno y otro proceso es la pureza deseada del compuesto.

El proceso unitario de la hidrometalurgia es la lixiviación, consiste en la disolución de una mena o concentrado de disoluciones acuosas, ya sea acidas o básicas. Los productos de esta operación son una ganga libre de valores y una solución rica.

Las variables para seleccionar un agente lixiviante son

Las características físicas y químicas de mineral

El costo del agente lixiviante

El efecto corrosivo del agente , para la selección de los componentes del equipo de trabajo.

La industria hidrometalúrgica uso de forma común los siguientes lixiviantes

Ácidos

Ácido Sulfúrico, Clorhídrico, nítrico y fluorhídrico

Y sales como:

NaCN, KCN, Fe2(SO4)3

A continuación dos ejemplos de obtención de MnO2 por proceso de lixiviación.

Diagrama de Flujo del proceso de lixiviación con sulfato ferroso

Mineral

Trituración

Licor de salmuera

De desecho Molido de Bolas

(2-6% SO2)

(5% de H2SO4)

(15% de FeSO4) Tanque de lixiviación

Solución de CaCl2 Convertidor de Cloruros

Filtro CaSO4 2H2O

Precipitado con CaO Precipitado de Fierro

Filtro

Fe(OH)2

CaCo3 Precipitado de Manganeso

Filtro Filtración de CaCl2 Evaporador

Sintetizador MnO2

Producción de MnO2 electrolítico

Mineral rico en MnO2Secado Trituración

Molienda lavado con H2O

Temp.

Tostación reductiva Secado

Enfriamiento Trituración

MnO

Mezclado Molienda

H2SO4

MnO2 Lixiviación Mezclador + agua

Ca CO3 Neutralización Lavado

Residuos Filtro prensa ajuste de pH H2O+NaOH

Sólidos

Purificación Filtro tambor al vacío

Filtro de prensa Secado

MnSO4 Almacenamiento

Y empacado

Electrólisis

Ánodos

Recuperación de MnO2

Consultas

Revista de la Cámara Minera de México. Vol 10 No. 7 1997

Metals & Minerals Annual Review steel industry 1994 pp. 59-64

La minería en México: geografa̕, historia, economía, y medio ambiente , josefina morales, UNAM 2001 pág. 109-120

Francis W.Y. Momade. Sulphuric acid learching of the Nsuta Carbonate ore. Hydrometallurgy, 1996 pp. 123-134