El proceso de lixiviación de minerales es proceso no selectivo, el cual genera una carga amplia de impurezas en sus soluciones acuosas. Por lo anterior, es de suma importancia purificar estas soluciones y concentrarlas para ingresar al proceso de EW.
Extracción por Solvente en la Industria
Para esto, el proceso más utilizado en la línea de hidrometalúrgica de producción de metales es la Extracción por Solvente (sx), teniendo aplicaciones en la industria de:
- Co – Ni
- Tierras Raras
- Uranio
- Mo
- Re
- As
- Cu
- Zn, etc.
En general la Extracción por Solvente se define como el paso de un elemento disuelto en una fase acuosa impura a otra solución acuosa pura y concentrada, mediante una fase inmiscible llamada fase orgánica.
Impacto de las Impurezas en el proceso de Electro-obtención
- FIERRO. ALTO COSTO DE ENERGIA.
- CLORUROS: ALTO COSTO POR CORROSION.
–Altamente corrosivo. Ataca las planchas madre de acero inoxidable y los materiales de planta. - MANGANESO. ALTO COSTO POR CORROSION DE ANODOS DE PLOMO
– Contaminante asociado a altos Potenciales Redox. Mn2+ /MnO4
-El manganeso en el electrólito puede ser oxidado anódicamente a MnO4-, y este fuerte agente oxidante acelera la corrosión de los ánodos de plomo. - COBRE. BAJA CONCENTRACIÓN.
–Se obtendría un cobre muy rugoso y con alta probabilidad de contaminación por azufre
Inicialmente se necesita operar con soluciones diluidas en Cu y con moderado pH.
• Posteriormente con la intensificación de la operación de lixiviación en pilas se requiere operar con soluciones más concentradas en cobre y también se requiere operar a menores pH.
• Para reducir gastos de inversión se requieren plantas más compactas.
• Se requieren buena selectividad Cu/Fe, para minimizar descartes de electrolito en EW.
Extracción por Solvente
Separar y purificar: Uno o más metales del PLS, altamente impuro, extrayendo el o los metales deseados, o bien, extrayendo las impurezas dejando en las soluciones el o los metales de interés.
Concentración: De los metales disueltos con el objetivo de disminuir los volúmenes a procesar y así hacer viable el proceso siguiente (EW)
Cambio de medio: Transferencia de los metales disueltos, desde una solución acuosa a otra solución acuosa diferente.
Solución rica, PLS: Solución rica en cobre proveniente de lixiviación, que contiene otros elementos contaminantes, sólidos en suspensión, etc
Refino, Ref: Solución pobre en cobre saliente de la planta de SX de mayor acidez que el PLS
Orgánico Cargado, OC : Mezcla de extractante y diluyente, con un alto contenido de cobre
Orgánico Descargado, OD: Mezcla de extractante y diluyente, con bajo contenido de cobre
Electrolito rico, ER Solución rica en cobre ( 45 a 50 gpl ) y ácido sulfúrico (140 a 160 gpl )
Electrolito pobre, EP Solución pobre en cobre (38 a 42 gpl) y ácido sulfúrico ( 160 a 200 gpl)
Agua de lavado, L Solución de 6 a 10 gpl de ácido sulfúrico de concentración
EXTRACCIÓN
El extractante de fase orgánica es un componente químicamente activo que extrae
el cobre (Cu+2) de la solución rica de lixiviación (PLS) por la reacción:
REEXTRACCION
La reacción de Re-extracción es lo opuesto a la reacción de extracción:
Miscibilidad se refiere a la propiedad de algunos líquidos para mezclarse en cualquier proporción, formando una mezcla. A menudo se refiere a la solubilidad
de un líquido en otro. Por el contrario, se dice que las sustancias son inmiscibles si en ninguna proporción son capaces de formar una fase homogénea.
LA EXTRACCIÓN SE MIDE POR LA RAZÓN DE DISTRIBUCIÓN, D, QUE SE DEFINE COMO LA RELACIÓN ENTRE LAS CONCENTRACIONES DE EQUILIBRIO, DE LA FASE ORGÁNICA Y LA FASE ACUOSA. CUANTO MAYOR SEA D, MÁS EFICIENTE SERÁ LA TRANSFERENCIA.
D= Concentración M de fase organica/ Concentración M de la fase acuosa
PARA LA RE-EXTRACCIÓN, LA RELACIÓN SE INVIERTE. DE ESTA MANERA, DADO QUE
AHORA LA FASE RECEPTORA ES LA FASE ACUOSA:
D= Concentracion M en la fase acuosa receptora de la descarga/ Concentración M en la fase organica que se descarga.
Una Isoterma define la capacidad que tiene un orgánico para extraer el cobre en una planta de SX, por cada razón O/A.
La Isoterma se utiliza para evaluar cuán eficiente está operando el proceso de SX o como podría operar bajo condiciones diferentes.
CARACTERISTICAS DEL SOLVENTE LA FASE ORGÁNICA ESTÁ CONFORMADA POR EL EXTRACTANTE, SOLVENTE Y MODIFICADOR EN ALGUNOS CASOS, LOS EXTRACTANTES REQUIEREN SER DILUIDOS. EL SOLVENTE REDUCE LA VISCOSIDAD DEL ORGÁNICO, ADEMÁS, DE DISMINUIR LA CONCENTRACIÓN DEL EXTRACTANTE. CUYAS CARACTERÍSTICAS SE MENCIONAN A CONTINUACIÓN:
1- SOLUBILIZAR AL EXTRACTANTE Y AL COMPLEJO ÓRGANO-METÁLICO FORMADO.
2- SER INSOLUBLE EN LA FASE ACUOSA.
3- TENER BAJA VISCOSIDAD.
4.- TENER UNA DENSIDAD QUE FAVOREZCA LA SEPARACIÓN DE FASES.
5- SER QUÍMICAMENTE ESTABLE BAJO TODAS LAS CONDICIONES DEL CIRCUITO.
6- TENER UN ALTO PUNTO DE INFLAMACIÓN (FLASHPOINT).
7- TENER BAJAS PÉRDIDAS POR EVAPORACIÓN.
8- NO INTERFERIR EN LAS REACCIONES DE EXTRACCIÓN Y DESCARGA DEL METAL.
9- ESTAR DISPONIBLE CON FACILIDAD, EN GRANDES CANTIDADES Y A BAJO COSTO.
EFICIENCIA por que se va a las pailas
los efectos de condiciones
operacionales adversas, tales como:
– Descenso de la temperatura de proceso.
– Nivel de agitación deficiente en mezcladores.
– Deterioro de las propiedades físico química de la fase orgánica.
– Baja tensión interfacial, alta viscosidad
– Deterioro de propiedades física química de la fase acuosa.
– Aumento de impurezas, aumento de viscosidad.
BORRAS (CRUD)
La presencia de sólidos en las soluciones de lixiviación, generan una emulsión estable denominada borra, la cual se ubica en la interfase orgánico-acuoso.
Esta emulsión, debe ser retirada de los decantadores ya que produce problemas de separación de fases, incrementan los arrastres y si no se tiene un tratamiento adecuado, ésta borra representa una pérdida neta de reactivo.
ARRASTRES O/A – A/O
CONTINUIDAD ACUOSA
ALTOS ARRASTRE DE ORGÁNICO EN ACUOSO
BAJO ARRASTRE DE ACUOSO EN ORGÁNICO
CONTINUIDAD ORGÁNICA
ALTO ARRASTRE DE ACUOSO EN ORGÁNICO
BAJO ARRASTRE DE ORGÁNICO EN ACUOSO
DE QUE DEPENDEN LOS ARRASTRES:
– VLO
– FED
– CALIDAD DE LA FASE ORGÁNICA
– VISCOSIDAD DE LA SOLUCIÓN
– TEMPERATURA
– AGITACIÓN
– NIVELES DE CRUD
– CONDICIÓN DE OPERACIÓN DE EQUIPOS (LIMPIEZA PICKET FENCE,
DECANTADOR, ETC.)
– CONTINUIDAD DE FASES
– FENÓMENOS DE DEGRADACIÓN Y NITRACIÓN
– EVENTOS OPERACIONALES
Los costos asociados debido la presencia de Fe en EW son:
– Consumo de energía
– Purga:
– Perdidas de sulfato de Co
– Perdidas de reactivos catódicos
– Perdidas de acido y cobre (1%)
– Mayores consumos de extractante y diluyentes.
– Mayores consumo de agua tratada
La Recuperación SX se encuentra en función de las siguientes
Variables:
• Cu PLS;
• pH PLS;
• Cu EP;
• H+ EP;
• % Extractante
• O/A externa (extracción y reextracción)
• EAE (tipo de oxima)
• Temperatura