Lixiviacion tanques pachuca http://www.uhu.es/prochem/wiki/i http://www.uhu. es/prochem/wiki/index.php/Lixiviac ndex.php/Lixiviaci%C3%B3n i%C3%B3n
Lixiviación Contenido
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1 Lixiv Lixiviaci iación ón o
1.1 Definición de la operación unitaria
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1.2 Descripción del proceso
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1.3 Métodos de operación
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1.4 Ecuaciones de diseño de la lixiviación
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1.5 Equipos de lixiviació lixiviación n
1.5.1 Percoladores por cargas
1.5.2 Percoladores continuos
1.5.2.1 Extractor tipo Bollman
1.5.2.2 Extractor tipo Rotocel
1.5.2.3 Percolador de banda sinfín
1.5.2.4 Extractor tipo Kennedy 1.5.3 Lixiviación de una dispersión de sólido
1.5.3.1 Tanques agitados por cargas
1.5.3.2 Tanques Pachuca 1.5.4 Lixiviación continua continu a de las dispersiones de sólidos
1.5.4.1 El extractor tipo Bonotto vertical de platos
1.5.4.2 El extractor tipo Hildebrandt de inmersión total
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1.6 Cuestionario
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1.7 Bibliografía
Lixiviación Definición de la operación unitaria Lixiviación es la eliminación de una fracción soluble, en forma de solución, a partir de una fase sólida permeable e insoluble a la cual está asociada. La separación implica, normalmente, la disolución selectiva, pero en el caso extremo del lavado simple, consiste sólo en el desplazamiento de un líquido intersticial por otro, con el que es miscible. El constituyente soluble puede ser sólido o líquido y estar incorporado, combinado químicamente o adsorbido, o bien mantenido mecánicamente, en la estructura porosa del material insoluble. El sólido insoluble puede ser másico y poroso. Debido a su gran variedad de aplicaciones y su importancia para diferentes industrias antiguas, la lixiviación tiene otros nombres. Entre los que se encuentran en la ingeniería química están la extracción, la extracción de sólido-líquido, la percolación, la infusión, el lavado y la decantación por sedimentación.
Descripción del proceso Una cuestión previa de suma importancia es la descripción del proceso de lixiviación que requiere de la preparación adecuada y responsable del área donde se va a realizar la acción de lixiviar. Para ello, los trabajos de acondicionamiento velan por no generar impactos negativos al ambiente y al mismo tiempo lograr que el proceso sea eficiente. Entre los trabajos que se realizan, cabe mencionar los estudios previos de suelo, agua y aire, que brindan información valiosa para el diseño y seguimiento del proceso. Las áreas de terreno dedicadas a este proceso son lugares amplios y llanos sobre la que se coloca una membrana impermeable (conocida como geomembrana) que aislará el suelo de todo el proceso químico que se ejecutará arriba. Además, en toda el área se acondiciona: •Un sistema de cañerías distribuidas homogéneamente que se utilizan para transportar y rociar la sustancia lixiviante sobre el mineral. •Un sistema de tuberías (sistema de drenaje) especiales que recogen las soluciones que se irán filtrando a través del material apilado durante el proceso.
1. La preparación del material: El material extraído de un yacimiento para su lixiviación inicia su camino de preparación con su fragmentación (chancado y molienda) para obtener dimensiones mucho más pequeñas de lo que antes eran grandes pedazos de rocas (el tamaño final puede alcanzar hasta un tamaño de 30 micras1), con el objeto de que el proceso de separación del mineral valioso sea más eficiente y rápido. 2. El transporte de material a la zona de lixiviación: Luego del chancado y molienda, el material debe ser llevado y dispuesto adecuadamente sobre el área de lixiviación. Por lo general las operaciones mineras usan para ello volquetes gigantes, aunque en algunos casos se realiza este trabajo mediante fajas transportadoras. 3. Formando pilas: Para el adecuado proceso, es necesario que el material molido sea acumulado sobre la membrana impermeable en montículos (pilas) de varias toneladas, formando columnas de ellos de manera ordenada. 4. Bañado o Riego: Una vez completadas las pilas de acuerdo a la capacidad de la membrana, se aplica en repetidas oportunidades y lentamente, a modo de riego por goteo o aspersores, una solución especial sobre la superficie del material. La solución es la mezcla de químicos disueltos en agua, los cuales varían dependiendo del material que se este trabajando y los productos a obtener (oro, cobre, etc.). La solución líquida tiene la propiedad de disolver el mineral y de esa manera fluir con el líquido hacia el sistema de drenaje. Estos líquidos son transportados mediante las tuberías instaladas hacia una poza. 5. Almacenaje y recuperación: Como se dijo líneas arriba, la sustancia obtenida del proceso de riego es transportada hacia pozas construidas y acondicionadas para almacenarlas en tanto se programe su ingreso a la siguiente etapa del proceso (recuperación y concentración). Cabe indicar que al igual que se recupera mineral valioso de la sustancia obtenida, se recupera también el agua involucrada en ella, la misma que se reutiliza en los siguientes procesos de lixiviación, buscando hacer un uso más eficiente de estos recursos. De igual forma, el área donde se realiza la lixiviación, es recuperada luego de unos años de uso. Así se procede a restituir la vegetación propia de la zona, cuidando y monitoreando su desempeño.
Métodos de operación El mecanismo de la lixiviación puede incluir una solución física simple o la disolución facilitada por una reacción química. Es posible que exista una resistencia externa. Es el caso de una disolución con reacción química por lo que puede afectar a la velocidad de
lixiviación. Sea cual sea el mecanismo y el método de operación, resulta evidente que el proceso de la lixiviación estará favorecido por: •Tamaño de partícula, cuanto más pequeño sea más será el área de contacto entre el sólido y el líquido extractor, favoreciendo la velocidad de transferencia de materia del sólido al disolvente. Asimismo, se ve favorecida la difusión del soluto hacia el disolvente por la menor distancia que ha de recorrer el soluto por el interior del sólido. Por otra parte, es aconsejado que el tamaño de partícula sea lo más homogéneo posible, procurando que no haya demasiadas partículas pequeñas que se alojen en los poros del sólido impidiendo el paso del disolvente. •El líquido disolvente extractor, debe de ser selectivo, y de baja viscosidad para facilitar su flujo a través del sólido. •La temperatura, que siempre es un factor favorecedor del proceso para la velocidad de extracción. En cualquier caso el límite máximo de temperatura vendrá determinado por otros condicionantes. •La agitación, incrementa la transferencia de materia desde la superficie de la partícula hacia la masa de la disolución. Los equipos de lixiviación se distinguen por: •El ciclo de operación: intermitente, continuo, intermitente de cargas múltiples. •La dirección de las diferente corrientes: concurrente, a contracorriente, flujo híbrido.
Ecuaciones de diseño de la lixiviación y = Cs / (As +Cs) x = C1 / (A1 + C1) Sean: A= solvente B= sólido puro insoluble, libre de soluto y solvente C= soluto x= fracción en peso (o en masa) en la fase líquida y= fracción en peso (o en masa) en la fase sólida Cs: soluto que se encuentra en la fase sólida, ya sea que esté presente en la estructura del sólido o disuelto en el líquido asociado As: solvente asociado a la fase sólida
C1: soluto disuelto en la fase líquida A1: solvente, en la fase líquida De acuerdo con el concepto de equilibrio definido para la operación de lixiviación, se cumple que: yeq = xeq la ecuación anterior representa una recta de pendiente m=1 en el diagrama x vs y. La cantidad de líquido remanente que queda asociado a un sólido lixiviado depende de varios factores; entre ellos se destacan la densidad, la viscosidad del fluido y la tensión superficial. En las operaciones de varias etapas se pueden presentar que la cantidad de líquido retenido o permanente sea la misma a la salida de cada etapa. En este caso el balance de materiales se facilita puesto que las curvas o líneas de operación serán siempre rectas en los diagramas x vs y.
Equipos de lixiviación Se clasifican en dos categorías principales según el tipo de contacto: •Los que realizan la lixiviación por percolación. •Aquellos en que las partículas sólidas se dispersan en un líquido y, posteriormente, se separan de él. Por percolación existen dos tipos
Percoladores por cargas Se trata de un gran tanque circular o rectangular de fondo falso. Los sólidos que se van a lixiviar se dejan caer al tanque hasta una profundidad uniforme. Se rocían con un disolvente hasta que su contenido de soluto se reduce hasta un mínimo y a continuación se excavan. El flujo en contracorriente del disolvente a través de una serie de tanques es habitual, entrando nuevo disolvente al tanque que contiene el material más agotado. Algunos tanques funcionan a presión, para contener disolventes volátiles o incrementar el índice de percolación. Una serie de tanques a presión que funcionan con flujo de disolvente en contracorriente se denomina batería de difusión.
Percoladores continuos Los sólidos gruesos se lixivian, también, mediante la percolación en equipos de lecho móvil, incluyendo clasificadores basculantes de plataforma sencilla o múltiple, equipos de contacto mediante cestos y transportadores horizontales de bandas.
Estos son: -Extractor tipo Bollman -Extractor tipo Rotocel -Percolador de banda sinfín -Extractor tipo Kennedy
Extractor tipo Bollman Este tipo de extractor es muy peculiar, ya que cuando trabajamos con sólidos resulta muy difícil operar de forma continua, sin embargo este tipo de extractor lo permite. Es una unidad elevadora de cestas diseñada para manejar de 2.000 a 20.000 kg/h de sólidos desmenuzables. Los cubetos (cestas) con el fondo perforado se colocan en una banda con movimiento sinfín. Los sólidos secos, alimentados a los cestos que descienden, se rocían con disolvente parcialmente enriquecido. Al elevarse, los cestos, en la otra sección de la unidad, los sólidos se rocían con disolvente puro en contracorriente. Los sólidos agotados se descargan de los cestos, en la parte superior de la unidad, a un transportador de palas; y el disolvente enriquecido se impulsa desde el fondo de la unidad.
Extractor tipo Bollman
Extractor tipo Rotocel Está formado por compartimentos en forma de sectores anulares, con pisos permeables al líquido que giran alrededor de un eje central. Los compartimentos pasan de forma sucesiva por el punto de alimentación, por un conjunto de rociadores de disolvente, una sección de drenaje y una de descarga (donde el fondo tiene una abertura para descargar los sólidos extraídos). La zona de descarga es contigua al sector o zona de alimentación. La extracción en contracorriente se logra con la alimentación de disolvente fresco,
únicamente en el último compartimento anterior a la descarga, y lavando los sólidos en cada compartimento con el efluente recirculado que procede del compartimento siguiente.
Extractor tipo Rotocel
Percolador de banda sinfín Es similar al Rotocel, pero la alimentación, la pulverización de disolvente, el drenaje y los puntos de descarga son lineales en vez de circulares.Algunos ejemplos son el extractor del tipo Smet de banda (sin compartimentos) y el de tipo Lurgi de banda con bastidores (con compartimentos).
Extractor tipo Kennedy En este equipo, el disolvente fluye por gravedad de cámara a cámara, en contracorriente con el movimiento de los sólidos. Está compuesto por una serie lineal de cámaras horizontales a través de las cuales se desplazan, en sucesión, los sólidos a lixiviar por medio de un impulsor, de velocidad lenta. Existe la posibilidad de efectuar drenajes entre las etapas cuando el impulsor provoca la elevación de los sólidos por encima del nivel de líquido antes de vaciarlos en la siguiente cámara. IMAGEN
Aquellos en que las partículas sólidas se dispersan en un líquido y, posteriormente, se separan de él. En ésta última categoría, se dan dos tipos: • Lixiviación de una dispersión de sólido. • Lixiviación continua de las dispersiones de sólidos
Lixiviación de una dispersión de sólido
Dentro de este tipo explicaremos varios equipos tales como:
Tanques agitados por cargas Estos tanques son agitados mediante impulsores coaxiales (turbinas, paletas o hélices) que se utilizan habitualmente para la disolución por cargas de sólidos en líquidos. La principal función del agitador es proporcionar disolvente no agotado a las partículas de material durante el período que se encuentran en el tanque y circular suavemente los sólidos a través del fondo del tanque o suspenderlos simplemente por encima del fondo. Después de producida la lixiviación se pueden separar los sólidos mediante el asentamiento y la decantación, o con filtros externos, centrífugas o espesadores.
Tanques Pachuca Los minerales de oro, uranio y otros metales se lixivian con frecuencia por cargas en grandes recipientes agitados, mediante aire, que se conocen como tanques Pachuca. Un tanque típico es un cilindro vertical con la sección de fondo cónica. Antes de descargar el aire en la superficie del líquido, el aire en el interior provoca una importante circulación, con un sustancial flujo de la mezcla que, posteriormente, desciende por la parte interior del recipiente.
Lixiviación continua de las dispersiones de sólidos Dentro de este tipo explicaremos varios equipos tales como:
El extractor tipo Bonotto vertical de platos Consiste en una columna dividida en compartimentos cilíndricos mediante la disposición de platos horizontales espaciados a distancias iguales. Cada plato tiene una abertura radial (rendija) colocada a 180° con respecto a las aberturas de los platos situados inmediatamente por encima y por debajo y que se limpian mediante un raspador radial giratorio. Alternativamente, los platos pueden montarse sobre un eje coaxial y rotar sobre palas estacionarias. Los sólidos caen como una cortina en el disolvente que fluye hacia arriba por la torre. Los sólidos son retirados por el fondo del equipo mediante un tornillo sinfín y un compactador.
Extractor tipo Bonotto vertical de platos
El extractor tipo Hildebrandt de inmersión total En este equipo, 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. Existen ciertas posibilidades de que se produzcan pérdidas de disolvente y un flujo excesivo de alimentación, por lo que el funcionamiento más adecuado está limitado a sólidos ligeros y permeables.
Cuestionario 1- ¿En qué consiste la lixiviación? La lixiviación es un proceso por el cual se extrae uno o varios solutos de un sólido, mediante la utilización de un solvente líquido. Ambas fases entran en contacto íntimo y el soluto o los solutos se separan ante la presencia del solvente, lo que produce una separación de los componentes originales del sólido 2- ¿Hay alguna manera de realizar lixiviación de manera continua? Cuando se trabaja con sólidos es muy difícil operar de forma continua, sin embargo, el extractor de tipo Bollman lo permite. Los cubetos (cestas) con el fondo perforado se colocan en una banda con movimiento sinfín. Los sólidos secos, alimentados a los cestos que descienden, se rocían con disolvente parcialmente enriquecido. Al elevarse, los cestos, en la otra sección de la unidad, los sólidos se rocían con disolvente puro en contracorriente. Los sólidos agotados se descargan de los cestos, en la parte superior de la unidad, a un transportador de palas; y el disolvente enriquecido se impulsa desde el fondo de la unidad. 3- ¿Qué aspectos debemos tener en cuenta antes de comenzar el proceso de la lixiviación?
Antes de comenzar este proceso debemos tener en cuenta el no generar impactos negativos al medio ambiente y al mismo tiempo lograr que este proceso sea eficiente 4- Al extraer de un yacimiento cierto material, ¿podríamos comenzar su ixiviación instantáneamente? Lo más probable es que éste materia extraído antes de ser lixiviado pase por una trituradora para así poder obtener pedazos de roca mucho más pequeños de los que teníamos al principio, con el fin de que el proceso de separacion del mineral valioso sea más eficiente y rápido.
Bibliografía - Introducción a la ingeniería química. Editorial síntesis. - Manual del ingeniero químico. Robert Perry - Fundamentos de la ingeniería Vol.II. Coulson-Richardson - Operaciones unitarias en ingeniería química. Mc Graw Hill. - Curso de química técnica. Ed. Reverté S.A.
