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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.