METALURGIA – 2 INGENIERIA INGENIER IA QUÍMICA Prof. Juan Raúl J. ZUMARAN FARFAN CÁLCULO !ÁICO EN E"TRACCION POR OL#ENTE OL#ENTE $"% Se muest muestran ran a cont continu inuaci ación ón ejemp ejemplos los relat relativ ivos os a los los cálcu cálculos los de proc proceso eso más más frecuentes, efectuados durante la operación de una planta de SX. En ellos se usará la siguiente nomenclatura general: Tabla 1 SÍMBOLO UNIDADES
C Q SR SR
&Cu2+
DESCRIPCIÓN
Kg Cu/día Cu/día Cantdad Cantdad de cobre cobre ransfer ransferencia encia a plana plana l/mi l/min n
Fluj Flujo o de Solu Soluci ción ón Rica Rica
gr Cu/l Cu/l
Conc Concen enr rac ació ión n Cu Cu2+ en Solución Rica !"S#
gr Cu/l Cu/l
Conc Concen enr rac ació ión n Cu Cu2+ en Re$no R%FF#
gr Cu/l Cu/l
'ariació 'ariación n de concenra concenración ción enre enre Solución Solución Rica ( Re$no Re$no )Cap )Capura ura*# *#
Q
l/mi l/min n
Caud Caudal al de ,rg,rg-ni nico co
Q %
l/min /min
Cau Caudal dal de de %cu %cuo oso
. 01
Kg Cu/día Cu/día Cantdad Cantdad . cobre cobre deposiad deposiada a en . g Cu/l
0ransferencia 0ransferencia nea del org-nico represena la diferencia de concenración enre org-nico cargado ( descargado3
4
%mperios %mperios Corriene Corriene contnua contnua al circuio circuio en .
4
%mperios %mperios Corriene Corriene efect5a efect5a en .
6
1
1umero 1umero
Cantdad Cantdad de celdas celdas en ,peración ,peración en .
1C
1umer 1umero o
Cantda Cantdad d de c-od c-odos/ os/celd celda a en .
S
23m2
%rea de depósio/c-odo en .
7
$cie $cien ncia cia de corr corrie ien ne en .
%mp/m2 &ensidad de corriene Caódica en .
Q 8 8
l/mi l/min n
Caud Caudal al lec lecr rol oli io o 8as 8asad ado o a .
Q C C
l/min l/min
Caudal Caudal lecr lecroli olio o Circul Circulan ane e a celdas celdas33
!
lir liro o
!ur !urga de elec elecr rol oli io o3
R
lir liro o
Repo Reposic sició ión n de lí9u lí9uid ido o a la plan plana a
R,
Reposición org-nico
RR
Reposición react5o
RS
Reposición sol5ene
R%8
Reposición agua a elecrolio
R%C
Reposición -cido sulf:rico
d
gr/ gr/l
&ens &ensid ida ad del del org org-nic -nico o
APORTE &E CO!RE &E LA OLUCI'N RICA A " La relación está dada por la expresión: C = ,!! " #S$ " %Cu&' =,!! " #S$ " (CuS$ &' ) Cu$ &'*
NOTA( a. $elación aproximada, válida para operación en r+gimen. . Se afecta con los descartes, -ue pueden introducir variaciones en concentración de solución rica o refino. c. Cu$ &', es variale independiente, definida por la planta SX. d. #S$ es normalmente una variale independiente, fijada por el sistema de lixiviación. $esponde preguntas del tipo:
Caudal necesario (# S$* para enviar a planta el core (%Cu &'* aportado por la lixiviación. Core aportado a planta SX por un caudal # S$ ajo concentraciones CuS$ &' Cu$ &' dadas.
E)*+,lo -. El caudal de solución rica a SX es de ! (/0min*, posee una concentración CuS$ &' de 1,2 grCu0l. 3Cuál es la concentración aproximada Cu$ &' esperale en el refino4 En ase a ello, 3Cuál es la producción de core esperale en ese d5a4
Cu$ &' = CuS$ &' " 6, ($elación asada en eficiencia t5pica de extracción de 76 8* C= C= C=
1,2"6,6 = 6,12 gr Cu0lt .!! " #S$ " (CuS$ &' ) Cu$ &'* ,!!"!"(1,26 ) 6,12*= 61,&9 gCu0d5a
E)*+,lo 2. Si la planta SX opera con una ;captura; de core (%Cu &'* de < gCu0l 3Cuales son las concentraciones de solución rica refino esperales4 3#u+ caudal de solución rica se re-uiere para otener !6 gCu0d5a4
$ecordando -ue
Cu &'$ = Cu&'S$ " 6, -ue %Cu &' = (CuS$ &' ) Cu$ &'*
$esulta: %Cu&' = (CuS$ &' ) CuS$ &' " 6,* %Cu&' = 6,7 CuS$ &' Con lo cual:
CuS$ &' = CuS$ &' " 6, = <,< " 6, = 6,< grCu0l
#sr =
#sr =
l0min
A)u/* 0*l Cau0al 0*l Or1n34o Se distinguen dos relaciones >0? en una planta de SX:
E)*+,lo 5. Si en la @lanta se Aa procurado ajustar la concentración de reactivo en el orgánico a un porcentaje capaB de lograr una transferencia neta (D 6* de <,26 (g Cu0l*, algo superior a la ;captura; (%Cu &t* de <,6 (gCu0l*. 3? -u+ caudal deerá ajustarse el flujo de orgánico en el ejemplo &4
l0min
E)*+,lo 6. Si en el caso anterior se oservara -ue el orgánico Aa ajado su transferencia neta a 1,< grCu0l, 3Cual ser5a el flujo de orgánico, las relación >0? gloal las correspondientes recirculaciones en E E&, para ajustar las relaciones operacionales4
l0min
$elación >0? loal =
# ? en E con
=
(@or continuidad acuosa*
# ? = #> " , = ,! " , = 7, (l 0min*.
$ecirculación ?cuosa = 7, ) <,& = &,7 (l0min*
Caudales a E
>rgánico (directo* ?cuoso (directo* $ecirculación ?cuoso
Cálculos para E& con
= ,! (l0min* = <,& (l0min* = &,7 (l0min*
= (@ara continuidad orgánica*
#6 <,& " , = ,2 $ecirculación >rgánico = ,26 ) ,! = 6,!6 (l0min* Caudales a E& >rgánico (directo* = ,!(l0min* ?cuoso (directo* =<.&(l0min* $ecirculación >rgánico = 6,!6 (l0min*
E)*+,lo 7. 3Cuál ser5a la situación del ejemplo ! si se Auiera diluido la solución rica a !,2 gr0l pero se mantuviere el caudal de solución rica # S$4 C = ,!! " #S$ " %Cu &' = CuS$&' " Ef 0 66 = ( CuS$&' ) Cu$&'* C = ,!! " <,& " (!,2 " 6,7* = 66,2 (g Cu0d5a*
>tra forma:
Cu$&' = 6, " CuS$&' = 6," !,2 = 6,!2 C
= ,!! " # S$ " (CuS$&' ) Cu$&'*
C
= ,!! " <,& " (!,2 ) 6,!2 * =66,2 (g Cu0d5a*
Cálculo del flujo, de orgánico: #S$ "
= #> " D>
l0min
>peracionalmente, para E con
#o =
=
(continuidad acuosa*:
= !, (l0min*
Se oserva -ue !, (l0min* es superior a los &,1 (l0min* -ue e-uiliran la transferencia de core. En otras palaras: deiera recircularse orgánico. Sin emargo, en la práctica Aa dos opciones: ) Circular !, (l0min* de orgánico para >0? = 0, sin recirculación de orgánico, con lo cual ajará la concentración de core en el refino desde la ( Cu$&' = CuS$ &' " 6,* usual, Aasta una cifra definida por el diagrama Fc Cae Aiele, aumentando el traspaso de core a SX. El traspaso total de l5-uido al decantador de la etapa E, será de: (<,& ' !, *l0min = 96.7 l0min. Esta opción implica -ue en E& (-ue opera con >0? = ,0G continuidad orgánica*, el caudal operacional de acuoso será de <,& l0min (caudal directo* el de orgánico será de <,& " , = ,2 l0min, -ue oligará a una recirculación de orgánico de ,2 ) !, = 9, l0min, con un caudal total al meBclador de <.& ' ,2 = 9! l0min. ) ?ceptar en E una relación >0? = 0, por recirculación de: !, ) &,1 = &,& l0min de orgánico. El traspaso al decantador será de <,& ' !, = 96,7 (l0min*, de los cuales &.1 l0min salen de la etapa sin recircular, lo -ue producirá un menor arrastre de acuoso en el menor caudal de orgánico -ue en el caso anterior.
Esta opción implica -ue en E& (-ue opera con >0?=,0G continuidad orgánica*, el caudal operacional de acuoso será de <,& l0min (caudal directo*, el de orgánico será de <,& " , = ,2 l0min, -ue oligará a una recirculación de orgánico de ,2 ) &,1 = 1.9 l0min con un caudal total al meBclador de <,& ' ,2 = 9! l0min. Dormalmente se prefiere la opción . por su leve efecto de aumentar la producción de core, al lograr un refino algo más diluido. @ara el ejemplo ( sin recurrir al diagrama Fc Cae Aiele*, supondremos -ue Cu$ &' = 6,91 grCu0lG con ello: C ,!! " <,& " (!,2 ) 6,91*=69,2 (g Cu0d5a* Caudales a E:
>rgánico $ecirc. >rgánico ?cuoso $ecirc. ?cuoso
=!. (l0min* = 6,6 (l0min* =<,& (l0min* = 6,6 (l0min*
Caudales a E&:
>rgánico $ecirc. >rgánico Caudal otal >rgánico ?cuoso
= !, (l0min* = 9, (l0min* = 9. (l0min* =<.& (l0min*
CÁLCULO &E REE"TRACCI'N Superada la extracción, el caudal del orgánico lleva el core a la reextracciónG por lo -ue de a-u5 en adelante, determina las campaHas de producción.
E)*+,lo 8. * 0**a 0*,o3/ar la /o/al30a0 0*l 4o9r* 0*l *)*+,lo 7 $-:5;< =1 Cu>0?a% 4o+o 4/o0o. @Cul* *rn la 4on0343on* 0* r**/ra443Bn Si #> = l! , l0min, entonces: %ado -ue en extracción (ver ejemplo 1* se usó un caudal de orgánico maor -ue el necesario, la transferencia neta dee ser calculada:
En EI se otiene un electrolito pore con 99 (gr Cu0l* en SX, para limitar el caudal los arrastres, se otiene un electrolito cargado de !2 (gr0l*. ?s5, el caudal directo de electrolito pore desde el estan-ue a la sección reextracción será:
@ero para otener >0? = ,0 en el meBclador de la Etapa S (continuidad orgánica*, el caudal de acuoso a reextracción para otener electrolito rico será:
@or lo -ue la recirculación será: $ecirculación = 9,! ) !,2 = 2,< (l0min* Caudales a reextracción: >rgánico Electrolito @ore $ecirc. Electrolito Electrolito total
= !, (l0min* = !,2 (l0min* = 2,< (l0min* = 9,! (l0min*