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EXTRACCIÓN SÓLIDO - LÍQUIDO

METODOS DE OPERACIÓN EN LA EXTRACCIÓN SÓLIDA - LÍQUIDA

LIXIVIACION IN SITU

Mediante este método se solubilizan las especies mineralógicas valiosas existentes en un yacimiento sin necesidad de mover el mineral del lugar donde se

encuentra.

LIXIVIACIÓN EN VERTEDERO

Consiste en lixiviar

lastres, desmontes o

sobrecarga de minas de

tajo abierto, los que

debido a sus bajas leyes

(<0.4% Cu) no pueden

ser tratados por métodos

convencionales. Es

depositado sobre

superficies poco

permeables y las

soluciones percolan a

través del lecho por

gravedad.

LIXIVIACION EN MONTONES

Montón

Solución alimentada

Solución

Para

procesamiento

Capa impermeable

El mineral triturado sale de la mina y se apila en montones formando un lecho estático a través del cual se hace percolar la disolución lixiviante.

LIXIVIACION EN MONTONES

El mineral triturado sale de la mina y se apila en montones formando un lecho estático a través del cual se hace percolar la disolución lixiviante.

LIXIVIACION EN ESTANQUES

Consiste en una estructura con forma de paralelepípedo de hormigón protegido interiormente con asfalto antiácido o resina epóxica, provisto de un fondo falso de madera y tela filtrante.

Solución

fértil

Alimentación

mineral Piso filtrante

LIXIVIACION EN ESTANQUES

Se puede hacer en varias etapas.

Aprovechando el fondo filtrante las soluciones se recirculan para traspasar a la siguiente batea.

LIXIVIACION POR TANQUES DE AGITACION

Se utilizan reactores pachuca para agitar la mezcla.

Se utiliza para altas concentraciones de soluto a obtener.

LIXIVIACION POR TANQUES DE AGITACION

Se mejora la lixiviación por:

Agitación intensa.

Temperaturas de hasta 250 ºC.

Presión de gases hasta 5000 kPa.

Reactivos exóticos y oxidantes altamente agresivos.

Empleo de materiales de construcción de alta resistencia.

COMPARACIÓN DE LOS MÉTODOS DE LIXIVIACIÓN

Vertederos Pilas Estanques Agitación

Ley del mineral

Muy bajas leyes

Leyes bajas a medias

Medias a altas

Muy altas

Tonelaje Grandes Amplio Limitado Limitado por molienda

Recuperaciones

40 a 60 % 85 % 70 a 85 % 80 a 95 %

Tiempos 1 a varios años

1 a varios meses

1 a 2 semanas

6 a 24 horas

LIXIVIACIÓN EN VARIAS ETAPAS EN CONTRACORRIENTE

1 2 n

Sólido a

lixiviar

Disolvente

F

R1 R2 R3

Soluciones lixiviadas

Sólido lixiviado

E1,y1 E2,y2

En,yn

B

B

x1 x2 x3

yF Nn NF

Rn+1

xn+1

LIXIVIACIÓN EN VARIAS ETAPAS EN CONTRACORRIENTE

Balance de soluto C en la planta:

F yF + Rn+1 xn+1 =M yM= Enyn + R1x1

Balance de solución (soluto + disolvente) en la planta:

F + Rn+1 = M = En + R1

1

n

MRF

BN

1

11

n

nnFM

RF

xRFyy

LIXIVIACIÓN EN VARIAS ETAPAS EN CONTRACORRIENTE

N

.x ,y 0

1

NF

xF

N vs y

N vs x

F

Rn+1

LIXIVIACIÓN EN VARIAS ETAPAS EN CONTRACORRIENTE

N

.x ,y 0

1

NF

xF

N vs y

N vs x

F

M

Rn+1

LIXIVIACIÓN EN VARIAS ETAPAS EN CONTRACORRIENTE

N

.x ,y 0

1

NF

xF R1

N vs y

N vs x

En

F

M

Rn+1

LIXIVIACIÓN EN VARIAS ETAPAS EN CONTRACORRIENTE

Del balance de solución (soluto + disolvente) en la planta:

F + Rn+1 = M = En + R1

Si se reordena:

F – R1 = En – Rn+1= R

Por lo que R representa la diferencia constante en flujo E – R y será el foco para la construcción del número de etapas de la Planta.

LIXIVIACIÓN EN VARIAS ETAPAS EN CONTRACORRIENTE

N

.x ,y 0

1

NF

xF R1

N vs y

N vs x

En

F

M

RN+1

R

LIXIVIACIÓN EN VARIAS ETAPAS EN CONTRACORRIENTE

N

.x ,y 0

1

NF

xF R1

E1

N vs y

N vs x

En

F

M

Rn+1

Líneas de unión

R

LIXIVIACIÓN EN VARIAS ETAPAS EN CONTRACORRIENTE

N

.x ,y 0

1

NF

xF R1

E1

N vs y

N vs x

En

F

M

Rn+1

Líneas de unión

R

LIXIVIACIÓN EN VARIAS ETAPAS EN CONTRACORRIENTE

N

.x ,y

1

NF

xF R1

E1

N vs y

N vs x

En

F

M Líneas de unión

R

R2

E2

Rn+1

LIXIVIACIÓN EN VARIAS ETAPAS EN CONTRACORRIENTE

N

.x ,y

1

NF

xF R1

E1

N vs y

N vs x

En

F

M

RN

Líneas de unión

R

R2

E2

Rn+1

LIXIVIACIÓN EN VARIAS ETAPAS EN CONTRACORRIENTE

N

.x ,y

1

NF

xF R1

E1

N vs y

N vs x

En

F

M

Rn

Líneas de unión

R

R2

E2

Rn+1

LIXIVIACIÓN EN VARIAS ETAPAS EN CONTRACORRIENTE

N

.x ,y 0

1

NF

xF R1

N vs y

N vs x

En

F

M

Rn+1

R

N

.x ,y 0

1

NF

xF R1

y11

N vs y

N vs x

y12 En

F

x11 x12

M

Rn+1

R

DIAGRAMA DE McCABE-THIELE

DIAGRAMA DE McCABE-THIELE

y

x

yF

yn

xn+1 x1 x11

y11

Curva de equilibrio

Curva de operación

DIAGRAMA DE McCABE-THIELE

y

x

1 yF

yn

xn+1 x1

Curva de equilibrio

Curva de operación

2

3

N

EJEMPLO

Se desea usar un sistema continuo a contracorriente y en etapas múltiples para lixiviar aceite de harina usando benceno como disolvente. En el proceso se van a tratar una alimentación que contiene 2000 kg/h de harina sólida inerte (B), 800 kg de aceite (A) y 50 kg de benceno (C ). El solvente fresco contiene 1310 kg de benceno y 20 kg de aceite. Los sólidos lixiviados deben contener 120 kg de aceite. Experimentos de sedimentación similares al proceso real en el extractor indican que la solución retenida depende de la concentración del aceite en solución como se muestra en la tabla adjunta. Calcular el número de etapas necesarias.

N .y

2.00 0.0

1.98 0.1

1.94 0.2

1.89 0.3

1.82 0.4

1.75 0.5

1.68 0.6

1.61 0.7

1 2 n

R1 R2 R3

E1,y1 E2,y2

En,yn

B

x1 x2 x3

Nn

1330201310)(1 CARn

35.280050

2000

CA

BNF

kgB 2000

94.050800

800

CA

CyF

015.01330

201 nx

850)( CAF

N

.x ,y

0 1

NF

xF

F(0.94,2.35)

M

Rn+1

38.01330850

)1330)(015.0()850)(94.0(

1

11

n

nnFM

RF

xRFyy

92.01330850

2000

1

n

MRF

BN

yM

NM

N .y

2.00 0.0

1.98 0.1 19.8

1.94 0.2 9.7

1.89 0.3 6.3

1.82 0.4 4.6

1.75 0.5 3.5

1.68 0.6 2.8

1.61 0.7 2.3

C

B

CA

C

CA

B

y

N

)(

)(

67.16120

2000

)(

)(

C

B

CA

C

CA

B

y

N

N

N

N .y

2.00 0.0

1.98 0.1 19.8

1.94 0.2 9.7

1.89 0.3 6.3

1.82 0.4 4.6

1.75 0.5 3.5

1.68 0.6 2.8

1.61 0.7 2.3

C

B

CA

C

CA

B

y

N

)(

)(

INTERPOLAR CON 16.67 Y SE HALLA EL VALOR DE Nn CORRESPONDIENTE QUE ES 1.95 Y EL DE yn =0.118

67.16n

n

y

N95.1nN

N

.x ,y 0

1

R1

En

F

M

Rn+1

R

Nn

.x1 = 0.60

N

.x ,y

1

R1

E1 E4

F

M

Rn

R

R2

E2

Rn+1

E3

11 REMRF nn

121801330850 REM n

11RxEyMy nnM

160.0118.0)2180(38.0 REn

kgR 11641 kgEn 1016

EQUIPO DE LECHO FIJO

Agua caliente

Solución de azúcar

Rebanadas de remolacha

EQUIPOS PARA LA EXTRACCIÓN SÓLIDO - LÍQUIDA

ROTOCEL

Los compartimientos con pisos permeables al líquido giran alrededor de un eje central.

Los compartimientos pasan en forma sucesiva por el punto de alimentación, conjunto de rociadores de solvente.

El fondo tiene una abertura para descargar los sólidos extraídos.

EXTRACTOR BOLLMAN Las cestas con el fondo perforado se colocan en una banda sinfín. Los sólidos en los cestos son alimentados con disolvente parcialmente enriquecido (media micela).

Al elevarse los cestos los sólidos se rocían con disolvente puro en contracorriente.

Los sólidos agotados se descargan en la parte superior y el disolvente enriquecido (micela completa) va al fondo.

EXTRACTOR KENNEDY

Está compuesta de cámaras horizontales a través de las cuales se desplazan en sucesión los sólidos a lixiviar por medio de un impulsor, de velocidad lenta, integrado en esta sección.

TANQUE PACHUCA

Los minerales de oro, uranio y otros metales se lixivian con frecuencia por cargas en grandes recipientes agitados, mediante aire.

Generalmente es un tanque cilíndrico vertical con la sección de fondo cónica de 7 metros de diámetro y 14 metros de altura.

TANQUES CON AGITACIÓN

Los tanques agitados mediante impulsores coaxiales (turbinas, paletas, hélices) que se utilizan habitualmente para la disolución por carga de sólidos en líquidos se pueden utilizar para la lixiviación de sólidos finos.

EXTRACTOR HORIZONTAL CONTINUO

EXTRACTOR HILDEBRANDT

La superficie helicoidal se perfora para que el disolvente pueda atravesar la hélice en contracorriente.

Los tornillos sinfín están diseñados de modo que permitan la compactación de los sólidos durante su paso por la unidad.

EXTRACTOR BONOTTO

Sólidos extraídos

Sólidos alimentados

Solvente

Suspensión

Consiste en una columna dividida en compartimientos cilíndricos mediante la disposición de platos horizontales espaciados a distancias iguales.

Cada plato tiene una rendija colocada a 180º con respecto a las aberturas de los platos situados inmediatamente por encima y por debajo y que se limpian mediante un raspador radial giratorio.

EXTRACTOR DDS TORNILLOS SIN FIN

Sólidos alimentados

Solvente

Sólidos descargados Extracto

EXTRACTOR TIPO FAJA

Sólidos alimentados

Solvente Extracto

Sólidos extraídos

ESPESADOR

overflow

A

B

C

D

underflow

Caja de

alimentación

alimentación

DECANTACIÓN A CONTRACORRIENTE CONTINUA

disolvente

Sólidos lixiviados

Sólido a lixiviar

Solución concentrada

ESPESADORES

AGITADORES

lechada

sobreflujo

1

2

3

4

DISEÑO DE UN PROCESO DE LIXIVIACIÓN

Condiciones de operación:

Selección del disolvente.

Temperatura.

Método de contacto.

Tipo de reactor.

Diagramas de composición.

Composición y cantidades de las corrientes finales.

Ciclo de lixiviación.

SELECCIÓN DEL DISOLVENTE

Selectividad respecto al soluto a extraer.

Estabilidad química.

Capacidad.

Baja toxicidad.

Baja densidad.

Facilidad de recuperación.

Bajo precio.

TEMPERATURA

Debe seleccionarse de tal manera que se obtenga el mejor balance de solubilidad, presión de vapor del disolvente, selectividad del disolvente y calidad del producto.

CICLO DE LIXIVIACIÓN

En general la selección entre una operación intermitente y continua depende básicamente del tamaño y naturaleza del cual forma parte la extracción.

CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN

Cuando existen diferentes opciones, el grado de eliminación del soluto y la concentración de la corriente de extracto elegidos serán aquellos que maximizan la economía del proceso.

METODO DE CONTACTO

Depende del tamaño y naturaleza del proceso del cual forma parte la extracción.

TIPO DE REACTOR

Es una combinación de los parámetros anteriores seleccionados.

Los criterios definitivos son la fiabilidad y el beneficio.