15813. LIXIVIACIN Y EXTRACCINAmbas operaciones se refieren a la separacin de un componente a partir de un slidoo un lquido por medio de un solvente (lquido).13.1 LixiviacinTambin llamada extraccin slido lquido, se utiliza para disolver materia soluble a partir de su mezcla con un slido insoluble.13.1.1 Lixiviacin por percolacin a travs de un lecho estacionario de slidos.Se realiza en un tanque con un fondo perforado que permite soportar el slido y dejar escurrir el solvente. Los slidos se cargan en el tanque, se rocan con el solvente hasta reducir su contenido de soluto hasta un valor econmicamente nulo y luego se vacan. En algunos casos la velocidad de disolucin es tan rpida que basta con un paso del solvente a travs del material, pero es ms frecuente usar un flujo en contracorriente del solvente a travs de una batera de tanques, llamada batera de extraccin. En algunos casos el solvente es voltil y es preciso usar recipientes cerrados a presin. Tambin se requiere presin para forzar el paso del solvente a travs dellecho en el caso de slidos poco permeables. Una serie de estos tanques de presin operados con flujo de solvente en contracorriente se llama batera de difusin.13.1.2 Lixiviacin continua en contracorriente La lixiviacin continua en contracorriente se obtiene con varios espesadores de gravedad conectados en serie. En cadaunidad el slido procedente de la etapa anterior se mezcla con el lquido proveniente de la unidad siguiente y la mezcla se deja sedimentar. El slido se pasa entonces a la unidad siguiente y el lquido a la unidad anterior. A medida que el lquidofluye de una a otra unidad se enriquece en el soluto, mientras que el slido al fluir entre los estanques se empobrece en el soluto. El slido descargado desde un extremo del sistema est agotado mientras que la solucin que sale por el otro extremo est concentrada en el soluto. La eficiencia de la extraccin depende de la cantidad de solvente y del nmero de unidades. Para las unidades individuales puede elegirse cualquier tipo de mezclador y159sedimentador. La mezcla se produce en la zona superior de los tanques, que actancomo lixiviadores A; los rastrillos B desplazan los slidos hacia la descarga y las bombas de lodos C trasladan la suspensin de un tanque a otro. Se denomina flujosuperior o extracto a la solucin del solvente que progresivamente se concentra en el soluto, y se llama flujo inferior o refinado al slido inerte acompaado de lasolucin retenida.13.1.3 Clculo del nmero de etapas para conseguir cierta separacinEl mtodo de Mc Cabe Smith permite este clculo en funcin de las concentraciones de las soluciones. Si es constante la relacin solucin retenida/slido inerte se tiene laecuacinn 1 =[ log [(xlog (x n y n1 ) / (x1 y fn x1 ) / ( y n1 y f)] )]dondenyf= nmero de etapas ideales = composicin de la alimentacin = composicin del refinado en la primera etapa = composicin del refinado en la ltima etapa = composicin del extracto de la penltima etapax1xn y n113.2 ExtraccinEn general llamada extraccin lquido lquido, se usa para separar dos lquidos miscibles utilizando un solvente que preferentemente disuelve a uno de ellos. Esta operacin se usa cuando la separacin por destilacin es ineficaz o muy difcil. Casos de este tipo se dan con mezclas de temperaturas cercanas de ebullicin, o sustancias queno pueden soportar la temperatura de destilacin, an operando a vaco. 13.2.1 Equipode extraccin160Es fundamental asegurar un buen contacto entre las fases para permitir la transferencia de materia y luego separa las fases. En la extraccin, las dos fases tienen densidades comparables, de modo que la mezcla y separacin es ms difcil que en elcaso de una fase lquida y otra gaseosa. Con frecuencia las fases son difciles de mezclar y todava ms difciles de separar, por lo cual en muchos extractores la energade mezcla y separacin se comunica mecnicamente. El equipo de extraccin puede operaren forma batch (por cargas) o en forma continua. Una cierta cantidad de alimentacin puede mezclarse con una cantidad determinada de solvente en un tanque agitado y despus se dejan decantar las fases y se separan. El extracto es la capa de solvente ms el soluto extrado y el refinado es la capa de la que se ha separado el soluto. El extracto puede ser ms o menos denso que el refinado, de forma que el extracto puede salir a veces por la parte superior del equipo y otras por el fondo. Para procesar cantidades relativamente grandes conviene una operacin en flujo continuo. La mayor parte de los equipos de extraccin son continuos con sucesivas etapas de contacto. Entre los principales equipos se mencionan las torres rellenas, las torres de platos perforados, y las torres agitadas.161Plato perforado: A, criba o plato; B, perforaciones; C, tubo de descenso al plato inferior; D, tubo de descenso desde el plato superior.Planta de lixiviacin en contracorriente: A, lixiviador; B, rastrillo; C, bomba delodos.16213.2.2 Caractersticas de los equipos de extraccinTipo Mezclador sedimentador Columnas de pulverizacinCapacidad de lquido de las corrientes combinadas, pie3 /pie 2hAplicaciones tpicas Eficacia Espaciado del plato entre platos HTU+, o etapa o etapas, pies % pulg 75 100 Procesos Duo Sol para aceites lubricantes 10 20 Extraccinde sal con amonaco a partir de sosa custica Recuperacin de fenol50 250Columna de relleno Columna de platos perforados Columna de placas Torre agitada20 1505 2010 2001 206 2430 70Proceso de furfural para aceites lubricantes60 105465104 6Recuperacin de cido actico Productos orgnicos y farmacuticos501001 2801001224163Torres de extraccin agitadas: (a) unidad de discos rotatorios; (b) extractor de YorkScheibel