OPERACIONES UNITARIAS TRABAJO FINAL Lixiviación
Fernanda Cuba Hurtado Rosa Herrera Zeballos IND. 7-1
“Los alumnos declaran haber haber realizado el trabao se!"n las normas de la #ni$ersidad Cat%lica &an 'ablo(
ÍNDICE Contenido INTRODUC INTRODUCCIÓN CIÓN........... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ........................................ .............................. 4 Objetivo Objetivos....... s.................. ..................... ..................... ...................... ..................... ..................... ..................... ................................... ......................... 5 Objetivo principal..........................................................................................5 Objetivos Objetivos Específic Específicos.... os.............. ..................... ..................... ..................... ..................... ..................................... ........................... 5 MRCO TEÓRICO...........................................................................................! ".
CONCE#TO CONCE#TO DE $I%I&ICIO $I%I&ICION........ N.................. ..................... ............................................! .................................!
'.
#ROCE(O #ROCE(O DE $I%I&ICIO $I%I&ICION........ N.................. ..................... ..................... ..................... ..................... ...............! .....!
a)
'roc 'roces eso o de Li* Li*i$ i$ia iaci ci%n %n +or +or sus susta tanc ncia iass biol biol%! %!ic icas as..................!
b) 'roc 'roceso eso de Li*i Li*i$ia $iaci ci%n %n +ara +ara mate materi rial ales es inor inor!, !,ni nico coss or!,nicos..................... ............................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ........................) .............) *.
4.
#RE#RCIÓN #RE#RCIÓN DE $O( (O$IDO( #R #R $ $I%I&ICIÓN............... ..)
a)
atteri a eriales ales ino inor!,ni !,nico coss or or!,ni !,nico cos. s.........................................)
b)
atteri a eriales ales /ni /nimale maless 0e!etal etales es.................... ............................... ..........................+ ...............+
&E$OCIDD &E$OCIDD DE $I%I&ICION $I%I&ICION.......... ..................... ..................... ..................... ...............................+ ....................+ a, Ra+idez de li*i$iaci%n cuando se disuel$e un s%lido................b, Ra+idez de li*i$iaci%n cuando controla la diusi%n en el ................................ ..................... ..................... ..................... ..................... ..................................... .......................... " s%lido......................
5.
E/UI#O( E/UI#O( DE $I%I&ICIÓ $I%I&ICIÓN........ N.................. ..................... ..................... ................................... ......................... "
a) Li*i Li*i$ia $iaci ci%n %n +or +or +erc +ercol olaci aci%n %n a tra tra$2 $2ss de de un lech lecho o de de estacionario de solidos ........................................................................"" b)
Li*i$iaci%n en en le lecho m% m%$il..................... ................................ ...................... ..................... ............."' ..."'
c) Li*i Li*i$i $iaci aci%n %n de de soli solido doss dis+ dis+er erso soss................................................."5 !. RE$CIONE( DE E/UI$I0RIO E/UI$I0RIO 1 $I%I&ICION EN UN UN (O$ ET# ET# 23eanopl 23eanoplis is '"*, '"*, p+"-........... p+"-..................... ..................... ..................... ............................................ .................................. "!
a)
Relaciones de de e3 e3uilibrio.................... .............................. ......................................."! ............................."!
b)
Li*i$iac iaci%n en en una sola et eta+a.................... ............................... ..................... ..................."+ ........."+
).
$I%I&ICION CONTR CORRIENTE EN MU$TI#$E( MU$TI#$E( ET# ET#(... (...... ...""-
+.
METODO( METODO( DE $I%I&ICIO $I%I&ICION........ N.................. ..................... ..................... ..................... ...................... .............' ..'
ÍNDICE Contenido INTRODUC INTRODUCCIÓN CIÓN........... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ........................................ .............................. 4 Objetivo Objetivos....... s.................. ..................... ..................... ...................... ..................... ..................... ..................... ................................... ......................... 5 Objetivo principal..........................................................................................5 Objetivos Objetivos Específic Específicos.... os.............. ..................... ..................... ..................... ..................... ..................................... ........................... 5 MRCO TEÓRICO...........................................................................................! ".
CONCE#TO CONCE#TO DE $I%I&ICIO $I%I&ICION........ N.................. ..................... ............................................! .................................!
'.
#ROCE(O #ROCE(O DE $I%I&ICIO $I%I&ICION........ N.................. ..................... ..................... ..................... ..................... ...............! .....!
a)
'roc 'roces eso o de Li* Li*i$ i$ia iaci ci%n %n +or +or sus susta tanc ncia iass biol biol%! %!ic icas as..................!
b) 'roc 'roceso eso de Li*i Li*i$ia $iaci ci%n %n +ara +ara mate materi rial ales es inor inor!, !,ni nico coss or!,nicos..................... ............................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ........................) .............) *.
4.
#RE#RCIÓN #RE#RCIÓN DE $O( (O$IDO( #R #R $ $I%I&ICIÓN............... ..)
a)
atteri a eriales ales ino inor!,ni !,nico coss or or!,ni !,nico cos. s.........................................)
b)
atteri a eriales ales /ni /nimale maless 0e!etal etales es.................... ............................... ..........................+ ...............+
&E$OCIDD &E$OCIDD DE $I%I&ICION $I%I&ICION.......... ..................... ..................... ..................... ...............................+ ....................+ a, Ra+idez de li*i$iaci%n cuando se disuel$e un s%lido................b, Ra+idez de li*i$iaci%n cuando controla la diusi%n en el ................................ ..................... ..................... ..................... ..................... ..................................... .......................... " s%lido......................
5.
E/UI#O( E/UI#O( DE $I%I&ICIÓ $I%I&ICIÓN........ N.................. ..................... ..................... ................................... ......................... "
a) Li*i Li*i$ia $iaci ci%n %n +or +or +erc +ercol olaci aci%n %n a tra tra$2 $2ss de de un lech lecho o de de estacionario de solidos ........................................................................"" b)
Li*i$iaci%n en en le lecho m% m%$il..................... ................................ ...................... ..................... ............."' ..."'
c) Li*i Li*i$i $iaci aci%n %n de de soli solido doss dis+ dis+er erso soss................................................."5 !. RE$CIONE( DE E/UI$I0RIO E/UI$I0RIO 1 $I%I&ICION EN UN UN (O$ ET# ET# 23eanopl 23eanoplis is '"*, '"*, p+"-........... p+"-..................... ..................... ..................... ............................................ .................................. "!
a)
Relaciones de de e3 e3uilibrio.................... .............................. ......................................."! ............................."!
b)
Li*i$iac iaci%n en en una sola et eta+a.................... ............................... ..................... ..................."+ ........."+
).
$I%I&ICION CONTR CORRIENTE EN MU$TI#$E( MU$TI#$E( ET# ET#(... (...... ...""-
+.
METODO( METODO( DE $I%I&ICIO $I%I&ICION........ N.................. ..................... ..................... ..................... ...................... .............' ..'
a)
Li*i$iaci%n In &itu..................... ............................... ..................... ...................................... ........................... '
b)
Li*i$ i*i$ia iaci ci% %n en en mon monttones nes o ter terrenos enos.................... ............................... ...................'" ........'"
c) Li*i Li*i$i $iac aci% i%n n en en tan tan3u 3ues es.................... .............................. ..................... ................................... ........................ '" d)
Li*i$iac iaci%n +o +or +er +ercol colaci aci%n......................................................'"
e)
Li*i$iaci%n +o +or a! a!itaci%n..........................................................'"
) Li*i$ i*i$ia iaci ci%n %n a +r +resi% esi%n n....................................................................'' -.
$I%I&ICIÓN $I%I&ICIÓN EN MINER$E MINER$E( ( DE CO0RE........ CO0RE........................................ ................................ ''
a)
............................... ..................... ..................... .........................'' ...............'' /s+ectos !enerales.....................
b)
Li*i$ i*i$ia iaci ci% %n del del cobr cobree +o +or a!i a!ittaci% aci%n n..................... ............................... ....................'4 ..........'4
c) 'rob 'roble lema ma +ro+ +ro+ue uest sto4 o4..................... ................................ ..................... ................................... ......................... ') CONC$U(I CONC$U(IONE( ONE(6......... 6................... ..................... ..................... ..................... ................................................. ...................................... ** 0iblio7 0iblio7rafía rafía........... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ...................................... ........................... **
INTRODUCCIÓN Como In!enieros Industriales es necesario tener conocimiento de las ma3uinas necesarias 3ue o+eran en una +lanta industrial5 a 3ue debemos conocer el +roceso 3ue se lle$a a cabo5 de la misma manera debemos conocer cu,les son las ma3uinas 3ue +ermiten 3ue esta transormaci%n se realice inalmente +oder obtener el 'roducto Final deseado. 6l 'resente trabao se realiz% +ara tener conocimiento sobre la +eraci%n #nitaria de Li*i$iaci%n5 tambi2n llamada 6*tracci%n Li3uido &olido. De esta manera com+lementaremos los conocimientos a ad3uiridos en el curso del mismo nombre5 +ara +oder tener una $isi%n m,s am+lia5 conocer la +arte te%rica de la Li*i$iaci%n5 su clasiicaci%n5 entre otras de la misma manera +oder conocer cu,l es su +rinci+al a+licaci%n en nuestro medio5 al i!ual5 saber c%mo resol$er un +roblema de este ti+o +or medio del estudio de eem+los. 6ste estudio realizado nos +ermitir, ilustrarnos sobre este +roceso5 +ara +oder desarrollarnos en nuestro medio como uturos +roesionales controlando los distintos +rocesos sabiendo la orma de c,lculo.
Objetivo Los obeti$os iados +ara el desarrollo del +resente trabao de in$esti!aci%n se ha considerado lo si!uiente4 beti$o +rinci+al 6l obeti$o central de este trabao es establecer la relaci%n de la recu+eraci%n de cobre el +roceso de li*i$iaci%n s%lido - l83uido5 +ara obtener un modelo 3ue re+resente el com+ortamiento del +roceso. 'lantear un caso +r,ctico +ara desarrollar en el cual el estudio de la in$esti!aci%n te%rica est2 relacionada
a un modelo
matem,tico del +roceso. beti$os 6s+ec8icos Conocer la deinici%n5 clasiicaci%n el +roceso de
li*i$iaci%n. Desarrollar una metodolo!8a +ara determinar la recu+eraci%n de cobre5 a+licando un modelo matem,tico
3ue
re+resente
el
+roceso
de
li*i$iaci%n. 6$aluaci%n del mineral o*idado de cobre utilizando a!entes o*idantes. 6$aluar el tama9o de la +art8cula5 tiem+o de li*i$iaci%n5 $elocidad de a!itaci%n5 concentraci%n de li*i$iante5 utilizando m2todos de li*i$iaci%n.
!ARCO TEÓRICO 1. CNC6': D6 LI;I0I/CIN &e+araci%n de uno o $arios de los com+onentes de una mezcla s%lida mediante un disol$ente l83uido aeno a la misma >75 +. 1?). =. 'RC6& D6 LI;I0I/CIN a) 'roceso de Li*i$iaci%n +or sustancias biol%!icas 6n
la
industria
de
+rocesos
biol%!icos
alimenticios5 muchos +roductos se se+aran de su estructura natural ori!inal +or medio de una li*i$iaci%n l83uido-s%lido. #n +roceso im+ortante es la li*i$iaci%n de az"car de la remolacha con a!ua caliente. <@eanAo+lis5 =>1B5 +. 1B) tro uso im+ortante 3ue esta o+eraci%n tiene es en la +roducci%n de aceites $e!etales5 +ara e*traer aceite de cacahuate5 soa5 semillas de lino5 semillas de ricino5 semillas de !irasol5 semillas de al!od%n5 harina5 +asta de +alo e h8!ado de hi+o!loso. tros usos adem,s son los 3ue se dan en la industria armac2utica a 3ue se obtiene una !ran di$ersidad de +roductos +or li*i$iaci%n de ra8ces5 hoas tallos de +lantas. 6n la +roducci%n de ca2 instant,neo soluble5 el ca2 tostado molido se somete a una li*i$iaci%n con a!ua +ura.
b) 'roceso de Li*i$iaci%n +ara materiales inor!,nicos or!,nicos Los +rocesos de li*i$iaci%n son de uso com"n en la industria metal"r!ica. Los metales "tiles suelen encontrarse en mezclas con !randes cantidades de constituentes indeseables5 la li*i$iaci%n +ermite e*traerlos en orma de sales solubles. Las sales de cobre se disuel$en o se li*i$ian de los minerales molidos 3ue contienen otras sustancias +or medio de soluciones de ,cidos sul"ricos o amoniacales. 'ara la obtenci%n de otros minerales como es el cobalto5 n83uel oro5 tambi2n utilizan en su +roceso de obtenci%n la o+eraci%n de li*i$iaci%n <@eanAo+lis5 =>1B5 +.1B) B. 'R6'/R/CIEN D6 L& &LID& '/R/ L/ LI;I0I/CIEN a) ateriales inor!,nicos or!,nicos. &e!"n el autor <@eanAo+lis5 =>1B)5 el m2todo de +re+araci%n del s%lido de+ende de distintas $ariables como son el
alto !rado de la +ro+orci%n del
constituente soluble +resente5 de su distribuci%n en el material s%lido ori!inal5 de la naturaleza del s%lido5 3ue +uede estar constituido +or c2lulas $e!etales o el material soluble estar totalmente rodeado +or una matriz de materia insoluble5 del tama9o de +art8cula ori!inal. &i la materia soluble est, rodeada de una matriz de materia insoluble5 el disol$ente se debe diundir hacia el interior +ara +onerse en contacto disol$er el
material soluble5 des+u2s diundirse hacia auera. 6sto ocurre en muchos +rocesos hidrometal"r!icos5 en los 3ue se li*i$ian sales met,licas de minerales met,licos. 6n estos casos se +rocede a una trituraci%n molienda +re$ia de los materiales +ara aumentar la $elocidad de li*i$iaci%n5 +ues de esta manera las +orciones solubles 3uedan m,s accesibles a la acci%n del disol$ente. <+.1B) b) ateriales /nimales 0e!etales Los materiales biol%!icos tienen estructura celular los constituentes solubles suelen estar dentro de las c2lulas. 6n ocasiones5 la $elocidad de li*i$iaci%n es bastante baa5 debido a 3ue las +aredes celulares constituen una resistencia adicional a la diusi%n. No obstante5 es +oco +r,ctico moler los materiales biol%!icos a tama9o suicientemente +e3ue9o +ara e*+oner el contenido de las c2lulas indi$iduales tra$2s de ellas. <@eanAo+lis5 =>1B5 +.1?) ?. 06LCID/D D6 LI;I0I/CIN 6l autor @eanAo+lis5 =>1B5 escribi% 3ue en la li*i$iaci%n de materiales solubles del interior de una +art8cula +or acci%n de un disol$ente5 el +roceso !eneral consiste en los si!uientes +asos4 el disol$ente se transiere del $olumen de soluci%n a la su+ericie del s%lido. Des+u2s5 dicho disol$ente +enetra o se diunde en el s%lido. 6l soluto se disuel$e en el disol$ente. 6ntonces5 el soluto se diunde a tra$2s de la mezcla de s%lido disol$ente
hasta la su+ericie de la +art8cula. Finalmente5 el soluto se transiere a la soluci%n !eneral. Los numerosos en%menos 3ue se +resentan en este +roceso hacen +oco +r,ctico casi im+osible a+licar una teor8a deinida a la acci%n de li*i$iaci%n. 6n !eneral5 la $elocidad de transerencia del disol$ente de la soluci%n !eneral hasta la su+ericie del s%lido es bastante r,+ida5 la $elocidad hacia el interior del s%lido +uede ser r,+ida o lenta. &in embar!o5 en la maor8a de los casos 2stas no son las eta+as 3ue limitan la $elocidad del +roceso total de
li*i$iaci%n. La transerencia
de
disol$entes suelen ocurrir al +rinci+io5 cuando las +art8culas se +onen en contacto con el disol$ente aun as85 la disoluci%n del soluto en el disol$ente en el interior del s%lido +uede ser un sim+le +roceso 8sico de disoluci%n o una $erdadera reacci%n 3u8mica 3ue libera al soluto +ara la disoluci%n. 6l conocimiento del +roceso de disoluci%n es bastante limitado el mecanismo +uede ser dierente en cada caso
de
disol$ente5
la
$elocidad
de
transerencia de masa desde la su+ericie s%lida al l83uido5 suele ser el actor 3ue controla la totalidad
del +roceso. La $elocidad de transerencia de masa del soluto / 3u2 se est, disol$iendo en la soluci%n de $olumen 0mB es <@eanAo+lis5 =>1B5 +.1?) Ñ A = K L ( C AS−C A ) A
donde N/ son los A!mol de / 3ue se disuel$en en la soluci%ns5 / es el ,rea su+ericial de las +art8culas en m=5 AL es el coeiciente de transerencia de masa en mis5 c/& es la solubilidad de saturaci%n del soluto s%lido / en la soluci%n en A! molmB5 C/ es la concentraci%n de / en la soluci%n en el tiem+o t s5 en A! molmB. La soluci%n tiende de manera e*+onencial a condiciones de saturaci%n. <@eanAo+lis5 =>1B5 +.1)
b) Ra+idez de li*i$iaci%n cuando controla la diusi%n en el s%lido. 6n caso de 3ue la diusi%n en estado no estacionario en el s%lido sea la resistencia 3ue controla el +roceso de li*i$iaci%n del soluto con un disol$ente
e*terno5
+ueden
ser
"tiles
las
si!uientes a+ro*imaciones. <@eanAo+lis5 =>1B5 +.1J) . 6K#I'& D6 LI;I0I/CIEN Cuando los s%lidos orman una masa abierta +ermeable a lo lar!o de toda la o+eraci%n de li*i$iaci%n5 el sol$ente se +ercola a tra$2s de un lecho no a!itado de
s%lidos. Con s%lidos im+ermeables o materiales 3ue se desinte!ran durante la li*i$iaci%n5 los s%lidos se dis+ersan en el sol$ente des+u2s se se+aran de 2l. /mbos m2todos +ueden realizarse +or car!as o en o+eraci%n continua. >75 +. 1?).
a) Li*i$iaci%n +or +ercolaci%n a tra$2s de un lecho de estacionario de solidos La li*i$iaci%n de un lecho estacionario de s%lidos se realiza en un tan3ue con un ondo also +erorado +ara so+ortar los s%lidos +ermitir la salida del sol$ente. Los s%lidos se car!an en el tan3ue5 se roc8an con el sol$ente hasta reducir su contenido de soluto a un $alor econ%micamente m8nimo lue!o se $ac8an. 6n al!unos casos5 la $elocidad de disoluci%n es tan r,+ida 3ue es suiciente un solo +aso del sol$ente a tra$2s del material5 +ero es m,s recuente utilizar luo en contracorriente del sol$ente a tra$2s de una bater8a de tan3ues. Kue +osteriormente se llamara bater8a de e*tracci%n. 6n al!unos casos de li*i$iaci%n en lechos de s%lidos5 el sol$ente es $ol,til5 +or lo 3ue es +reciso utilizar reci+ientes cerrados o+erados a +resi%n. :ambi2n se re3uiere +resi%n +ara orzar el +aso de sol$ente a tra$2s del lecho en el caso de s%lidos +oco +ermeables.
#na serie de estos tan3ues de +resi%n o+erados con luo de sol$ente en contracorriente recibe el nombre de bater8a de diusi%n. >75 +. 1?). b) Li*i$iaci%n en lecho m%$il 6n los a+aratos 3ue se +resentan en la i!ura 15 los s%lidos se mue$en a tra$2s del sol$ente con mu +oca o nin!una a!itaci%n. 6l e*tractor de ollman <i!ura 1a) contiene un ele$ador de +alas en el interior de una carcasa cerrada. Ha +eroraciones en el ondo de cada +ala. :al como se muestra en el dibuo5 en el e*tremo su+erior derecho de la m,3uina las +alas son car!adas con s%lidos en orma de houelas5 como rioles de soa se roc8an con una cantidad a+ro+iada de miscela intermedia a medida 3ue descienden. La miscela intermedia es una soluci%n intermediaria del sol$ente 3ue contiene al!o de aceite e*tra8do de +e3ue9as +art8culas s%lidas. / medida 3ue los s%lidos el sol$ente descienden en corrientes +aralelas +or la +arte derecha de la m,3uina5 el sol$ente $a e*traendo m,s aceite de la soa. /l mismo tiem+o los s%lidos inos se se+aran del sol$ente +or iltraci%n5 de orma 3ue es +osible bombear la miscela totalmente lim+ia desde el ondo derecho de la carcasa.
/
medida
3ue
los
rioles
de
soa
+arcialmente e*tra8dos
ascienden
+or la +arte
iz3uierda de la m,3uina5 una corriente de sol$ente +uro +ercola a tra$2s de ellos en contracorriente des+u2s se bombea desde el colector iz3uierdo hasta el
tan3ue
de
almacenamiento
de
la
miscela
intermedia. Los rioles de soa e*tra8dos se $ac8an de las +alas de la +arte su+erior del ele$ador en una tol$a5 de donde se retiran mediante un trans+ortador de +aletas. La ca+acidad de unidades t8+icas es de > a >> toneladas de soa durante =? horas. >7). FI@#R/ 1 a) 6*tractor de ollman
Fi!ura14 63ui+o de li*i$iaci%n de lecho m%$il4 a) e*tractor de ollman b) e*tractor de Rotocel
canasta
horizontal
est,
di$idida
dentro
de
com+artimientos amurallados con un +iso 3ue es +ermeable al l83uido. La canasta rota lentamente alrededor de un ee $ertical. 'ara cada com+artimiento los s%lidos son admitidos en el +unto de alimentaci%n los com+artimientos +asan sucesi$amente una serie de ases de rociado de sol$ente5 una secci%n de drenae un +unto de descar!a en el cual el +iso del com+artimiento se abre +ara descar!ar los s%lidos e*tra8dos. Los com+artimientos $ac8os se mo$ilizan al +unto de alimentaci%n +ara recibir la si!uiente car!a de s%lidos. 'ara obtener la e*tracci%n en contracorriente5
antes del +unto de descar!a se alimenta s%lo al "ltimo com+artimiento de sol$ente resco5 los s%lidos en cada com+artimiento +recedente se la$an con el eluente del chorro sucesi$o. c) Li*i$iaci%n de solidos dis+ersos &e!"n los autores Harriot5 c Cabe5 &mith <=>>7) Los s%lidos 3ue orman lechos im+ermeables5 bien antes o durante la li*i$iaci%n5 se tratan dis+ers,ndolos en el disol$ente mediante a!itaci%n mec,nica en un tan3ue o mezclador de luo. 6l residuo li*i$iado se se+ara des+u2s de la soluci%n concentrada +or sedimentaci%n o iltraci%n. De esta orma es +osible li*i$iar +e3ue9as cantidades de material +or car!as en un tan3ue a!itado5 con una salida en el ondo +ara retirar el residuo sedimentado. La li*i$iaci%n continua en contracorriente se obtiene con $arios es+esadores de !ra$edad conectados en serie5 como se muestra en la i!ura =B.=5 o bien5 cuando el contacto en un es+esador no resulta adecuado5 se coloca un tan3ue de a!itaci%n entre cada +area de es+esadores. #n rendimiento adicional5 3ue se utiliza cuando los s%lidos son demasiado inos +ara sedimentar +or !ra$edad5 consiste en se+arar el residuo de la miscela en
un
sistema
de
centr8u!as
continuas
de
trans+ortador helicoidal de taz%n de s%lidos. &e han desarrollado muchos otros dis+ositi$os de li*i$iaci%n +ara ines es+eciales5 tales como la e*tracci%n con sol$entes de dierentes aceites de semillas. Cada
dise9o es+ec8ico est, re!ido +or las +ro+iedades del sol$ente del s%lido 3ue se li*i$ia. Con recuencia5 el material disuelto o soluto se recu+era +or cristalizaci%n o +or e$a+oraci%n. J. R6L/CIN6& D6 6K#ILIRI O LI;I0I/CIN 6N #N/ &L/ 6:/'/ <@eanAo+lis5 =>1B) +1P a) Relaciones de e3uilibrio 'ara analizar una li*i$iaci%n en una sola eta+a en eta+as a contracorriente se re3uieren5 al i!ual 3ue en la e*tracci%n l83uido-l83uido5 una ecuaci%n de l8nea de o+eraci%n o relaci%n de balance de materia las relaciones de e3uilibrio entre ambas corrientes. &e su+one 3ue el s%lido libre de soluto es insoluble si ha suiciente disol$ente +resente +ara 3ue todo el soluto del s%lido de entrada +ueda disol$erse en el l83uido5 el e3uilibrio de la li*i$iaci%n se alcanza cuando se ha disuelto el soluto. 'or tanto5 todo el soluto se disuel$e +or com+leto en la +rimera eta+a. 6n !eneral5 e*iste suiciente tiem+o +ara 3ue esto ocurra en la +rimera eta+a. :ambi2n se su+one 3ue no ha adsorci%n del soluto en el s%lido durante la li*i$iaci%n. 6sto si!niica 3ue la soluci%n de la ase l83uida 3ue sale de una eta+a es la misma 3ue la 3ue +ermanece con la matriz s%lida en la sus+ensi%n sedimentada 3ue abandona la eta+a.
Dia!ramas de e3uilibrio +ara el li*i$iado. Los datos de e3uilibrio se +ueden !raicar en un dia!rama rectan!ular como racciones en +eso de los tres com+onentes4 soluto
N =
kgde solido lbde sólido = kg dedisolución lb desolución
Ha un $alor de N +ara el derrame en el 3ue N Q 5 en el caso del luo inerior5 N tendr, $alores dierentes 3ue de+ender,n de la concentraci%n del so luto en el l83uido. Las com+osiciones del soluto / en el l83uido se e*+resan como racciones en +eso4 X A =
Kgde A kg desoluto = =liquido de derrame kgde A + kgdeC kgde disolución
y A =
KgdeA kgde soluto = =liquido en la suspensión kgde A + kgdeC kg de solución
Fi!u ra =4 Di$ersos dia!ramas de e3uilibrio t8+icos4 a) caso de l8neas de uni%n $erticales Oa Q ;a5 b) caso en el 3ue5 +ara las l8neas de uni%n5 Oa Q ;a.
b) Li*i$iaci%n en una sola eta+a 6n la i!ura =a se muestra un +roceso de li*i$iaci%n en una sola eta+a5 donde 0es A!h
basada en cierto luo de A!h de s%lido seco libre de soluto. Las ecuaciones del balance de materiales son casi id2nticas a las ecuaciones +ara una e*tracci%n l83uido-l83uido en una sola eta+a corres+onden a las si!uientes e*+resiones +ara un balance total de la soluci%n
= N 0 L0+ 0= N 1 L1+ 0= N m M
Donde es la $elocidad total de luo en A! de / S Ch5 */ N son las coordenadas de este +unto . No se necesita un balance con res+ecto a C5 +ues */ S;c Q 1.> OO/ S Oc Q 1.>. Como se demostr% con anterioridad5 LTOT debe ormar una recta5 lo mismo 3ue LU0=. 6ste es el caso de la i!ura 1=.P-=b. /dem,s5 LU 01 deben estar situados en una l8nea de uni%n $ertical donde el +unto es la intersecci%n de ambas l8neas. &i la entrada Lo re+resenta la alimentaci%n s%lida nue$a 3ue se $a a li*i$iar 3ue no contiene disol$ente C5 estar, localizada +or encima de la l8nea de N contra O en la i!ura =b.
7. LI;I0I/CIN / CN:R/ CRRI6N:6 6N #L:I'L6& 6:/'/& 6l m2todo m,s im+ortante de li*i$iaci%n consiste en la utilizaci%n de eta+as continuas en contracorriente. /un en una bater8a de e*tracci%n5 donde el s%lido no se des+laza 8sicamente de una eta+a a otra5 la car!a de una celda se trata +or una sucesi%n de l83uidos de concentraci%n constantemente decreciente como si se uese des+lazando de una eta+a a otra en un sistema en contracorriente. Debido a su im+ortancia5 a3u8 s%lo se estudiar, el m2todo continuo en contracorriente. 'or otra +arte5 +uesto 3ue +or lo !eneral se utiliza un m2todo +or eta+as5 no se considerar, el m2todo de contacto dierencial. /l i!ual 3ue en otras se+araciones de cascadas de eta+as5 la li*i$iaci%n se considera5 en +rimer lu!ar5 desde el +unto de $ista de eta+as ideales 5 des+u2s5 tomando en cuenta la eiciencia de las eta+as.
alance de soluto C en la eta+a n4 !n−1 " n−1+ # on
. 6:D& D6 LI;I0I/CIN a) Li*i$iaci%n In &itu L/ li*i$iaci%n IN &itu se a+lica en ares circuncidadas +or roca herm2tica e im+ermeable +ara disol$er los $alores5 con maor 5 recuencia de cobre5 3ue contienen de+%sitos de mineral de baa le los rebaes a minados de los +ilares de so+orte deados
+or
los
m2todos
con$encionales
de
e*+lotaci%n trat,ndose de de+%sitos minerales de alta la. <iblioteca #&N) b) Li*i$iaci%n en montones o terrenos 6n reerencia lo le8do esta se utiliza +ara recu+erar los $alores de minerales de baa le o minerales di8ciles de +rocesar +or lotaci%n.
c) Li*i$iaci%n en tan3ues 6sta se d, de dos maneras4 a) &e eect"a a !ran escala li*i$iando miles de toneladas de mineral +oroso5 utilizando !randes tan3ues de concreto mediante una seria de o+eraciones de li*i$iaci%n +reci+itaci%n.
b) &e eect"a en menor escala5 con tan3ues a!itados.
d) Li*i$iaci%n +or +ercolaci%n &e utilizan tan3ues de concreto5 este +rocesos +uede durar $arios d8as. &e em+lea ara minerales de alta le 3ue contienen del 1.>V al =.>V de metal en orma soluble. 6sta es esencialmente una o+eraci%n +or lotes.
e) Li*i$iaci%n +or a!itaci%n &e utiliza en minerales de lees m,s altos cuando el $olumen +or tratar es m,s +e3ue9o 3ue ara la li*i$iaci%n +or el m2todo de +ercolaci%n cuando el mineral esta molido de un tama9o mu ino. &e recurre a la a!itaci%n mediante burbueo o bien la a!itaci%n mec,nica +ara mantener la +ul+a en circulaci%n hasta 3ue se lora la disoluci%n com+leta.
) Li*i$iaci%n a +resi%n 6sto se hace con dos ines4 uno +ara acelerar la disoluci%n de todos los $alores 3ue contiene la soluci%n de li*i$iaci%n +ara meorar la solubilizar8an
de los s%lidos 3ue son solubles lentamente a la +resi%n atmos2rica. 6sta +ermite tem+eraturas m,s altas 3ue la 3ue es +osible tener con los tan3ues abiertos esto acelera tambi2n la ra+idez de la disoluci%n.
P. LI;I0I/CIEN 6N IN6R/L6& D6 CR6 a) /s+ectos !enerales / medida 3ue +asa el tiem+o5 la tecnolo!8a ha $enido incrementando esto no es aeno en el +roceso de li*i$iaci%n del cobre haci2ndola cada $ez m,s eiciente econ%mica. 6ste +roceso se +uede di$idir en los sol$entes utilizados5 en los distintos +rocesos 3ue son a+licados a los minerales as8 como los distintos m2todos de li*i$iaci%n. Lo 3ue nos indica la tesis +ublicada en la biblioteca #&N es 3ue el cobre ue5 indudablemente5 el +rimer metal +roducido +or m2todos hidrometal"r!icos. La +rimera t2cnica 3ue +or muchos a9os se us% ue la cementaci%n del hierro en a!uas de mina o soluciones semeantes 3ue conten8an cobre aun3ue este ue uno de los +rimeros en%menos 3u8micos conocidos no se tom% en cuenta su utilidad durante muchos a9os esto se debi% a la diicultad costo de obtener el hierro met,lico. &e considera 3ue un mineral es adecuado +ara tratarse +or el m2todo de li*i$iaci%n cuando este no res+onde debidamente a los tratamientos +or concentraci%n !ra$im2trica5 lotaci%n u otro +rocedimiento sencillo. 6l metal deseado +uede encontrarse en estado libre5 o bien en orma de
suluro5 carbonato5 silicato5 %*ido o sulato.<iblioteca #&N) Cuando se trabaa en condiciones altamente o*idantes5 las reacciones de li*i$iaci%n tienden a ser m,s lentas a 3ue estas se +roducen +or una alta +resi%n de o*8!eno. “La $elocidad de disoluci%n de+ende del ti+o de li*i$iaci%n de las condiciones 3ue se encuentren en contacto5 +ero los ciclos de li*i$iaci%n t8+icos de minerales o*idados son de = a horas +ara concentrados inos con li*i$iaci%n a!itada5 de a 1> d8as +ara +art8culas a!lomeradas en $at leachin! > a 1> d8as +ara dea+ leachin!
Fi!ura B4 2todos de recu+eraci%n de los minerales de cobre. b) Li*i$iaci%n del cobre +or a!itaci%n Nos basaremos en el trabao de &uero5 de =>1=5 en el cual analiza si es 3ue el uso de esta tecnolo!8a es una alternati$a %+tima t2cnica econ%mica rentable. “La li*i$iaci%n +or a!itaci%n es "til cuando se tienen minerales de lees m,s altas5 cuando el $olumen +or tratar es m,s +e3ue9o 3ue +ara la li*i$iaci%n +or m2todo de +ercolaci%n cuando el mineral deseado esta molido a un tama9o tan ino o esta tan diseminado 3ue es necesario triturarlo molerlo( <iblioteca #&N) Los resultados e*+erimentales obtenidos se!"n &uero son los si!uientes4
De lo cual se deduce 3ue realizando las +ruebas e*+erimentales con una muestra ti+o de %*ido de cobre5 caracterizado5 su+era una recu+eraci%n +or encima de P>V5 este al ni$el e*+erimental5 !eneralmente se meora en la +lanta de +rocesamiento5 con la recirculaci%n de los materiales tratados <&uero5 =>1=). :ambi2n +odemos obser$ar en la se!unda !r,ica 3ue el tama9o de la +art8cula aecta al +orcentae de recu+eraci%n. ostrando 3ue inde+endientemente del tiem+o5 mientras maor sea el tama9o de la +art8cula menor ser, el +orcentae de recu+eraci%n. Los +asos del +roceso se!uidos +ara el e*+erimento se detallan a continuaci%n4 &e trabaa con una cantidad de muestra ia +ara todas las +ruebas e*+erimentales com+arar5 la muestra se +asa +or una malla o tamiz5 +ara identiicar el tama9o de +art8cula5 se +one en un
reci+iente +ara a!itar5 lue!o se +rocede a!re!ar la soluci%n de ,cido sul"rico con la concentraci%n conocida5<$er cuadros de +ruebas e*+erimentales)5 a continuaci%n se a!ita5 controlando el tiem+o una $ez terminado la o+eraci%n se iltra el s%lido5 se obtiene dos +roductos soluci%n rica5 lue!o el iltrado se la$a con 1>>> ml de a!ua5 esta soluci%n se llama soluci%n +obre5 se re"ne las dos soluciones5 se e$a+ora hasta conse!uir la concentraci%n deseada +or litro de soluci%n. <&uero5 =>1= ) #sualmente se recurre a la a!itaci%n mediante la a!itaci%n mec,nica +ara 3ue la +ul+a se manten!a en circulaci%n hasta disol$erse. 6l tiem+o en minutos ubicado en el cuadro su+erior hace reerencia a esto. “#na l8nea de aire com+rimido 3ue descar!a en la +arte inerior del tubo em+ua hacia arriba la soluci%n a la +ul+a5 hasta la +arte su+erior del tubo5 donde se derrama se distribue hacia abao( <iblioteca #&N) La %rmula usada +ara calcular el +orcentae de recu+eraci%n
c) 'roblema +ro+uesto4 >> A!h de un mineral de cobre5 de com+osici%n 1=V de Cu&?5 BV de H= V de inertes5 se
somete a una e*tracci%n con B>>> A!h de a!ua5 en "na eta#a $e contacto% La cantidad de disoluci%n retenida +or los s%lidos es de >. A!A! de inerte. Ca&c"&a'( a) Com+osiciones del e*tracto del reinado b) Caudales de e*tracto reinado c) 6l +orcentae de Cu&? e*tra8do d) Re+etir a)5 b)5 c) em+leando dia!rama de solido So: Solvente So = 3000 kg/h
CuSO4 = C H2O = S Inerte = B = !" #g/h
$ = !" kg/h A = 500 kg/h CuSO4: 12% H2O: 3% Inertes: 85%
DIA)RA!A TRIAN)ULAR RECTAN)ULAR
&ne' (e e)tr'*to
&ne' (e res+(uo A $
B
•
•
S
La l8nea del residuo es +aralela a la hi+otenusa5 dando un $alor de4 x=
0,8 kg de disoluciónretenida 0,8 = =0,445 0,8 kgdisoluciónretenida+ 1 kginerte 1,8
Re+resentaciones o
o
•
La l8nea de e*tracto coincide con la hi+otenusa del tri,n!ulo rect,n!ulo.
o
•
,
6n /4
X A =0,12
( X S) A =0,03
( X ) A =0,85
!nSo =S
alance de materia4
S 0 + A= ! + #=$
Fluido +or la concentraci%n de Cu&? 3000 ( 0 ) + 500 ( 0.12 )=( 500+ 3000 ) ( " $ ) " $ =0,017
•
Recta de re+arto5 +asa +or : <+asa +or ) +ermite determinar 6 R o
R4
X (¿¿ S ) # =0,44 %
o
¿
X (¿¿ ) #= 0,55 % ¿
o
o
X #=0,01 %
64
" ! = 0,02 %
1V C ??V C
V C
=V C
" o
•
(¿¿ S ) ! =0,98 % ¿
PV C
'or otra +arte != (500 + 3000 )
0,017 −0,01 =2450 0,02 −0,01
#=500 + 3000 −2450 =1050 CuS& 4 en ! : 49 kg CuS& 4 en A : 60 kg
•
'orcentae de Cu&? 49 ∗100 =81,7 60
DIA)RA!A DE SOLIDO C Q Cu&? Q >51= * >> Q 1 A! & Q H= Q >5>B * >> Q ?= A! Q Inerte Q >5 * >> Q J> A! ' = 0
( =
1 kg desolido 1 = =1,25 0,80 kg de disolución 0,80
ineral5 e*ce+tuando Inertes4 A = (500)*(0,12+0,03)
A = 75 kg/h
X } rsub {A} = {Kg ! {"u#$} rsub {4}} %&!r {kg ! {"u#$} rsub {4} +kg ! {'} rsub
¿
( A =
Kg inerte 0,85 = =5,67 kgdeCuS& 4 + kgde' 2 & 0,12 + 0,03
A
,
'osici%n del +unto de mezcla5 :4 S } rsub {0}} = {3000 !* (0 rgh* ) +75 !* (5,67 rgh* )} %&!r {75+3000} =0,1383 S } rsub {0} {h} rsub {#0 + A {h} rsub {A}} %&!r {A + ¿ ($ =¿
" } rsub {} = {{# 0
" S 0} +A X 3000 ( 0 ) + 75 ( 0,8 ) kg C ¿= = 0,0195 75 + 3000 A + {#0 kg S + kg C A
Determinaci%n de 6( R(
A
$ , ( =
kgen# kg ( S + C ) en #
#−
1,25 =
#=
(1 + 1,25 ) ( 500 x 0,85 ) ( 1 + 1,25 ) = =765 kg 1,25 1,25
!= A + S 0− # = 500 + 3000 − 765 = 2735 kg