Experimento 6 - Extraccion Por Solventes
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Laboratorio Metalurgia Extractiva Pontificia Universidad Católica del Perú Experimento No. 6 EXTRACCIÓN POR SOLVENTES I. Objetivo: Estudiar los fundamentos de la extracción por solventes. II. Introducción: La extracción por solventes es usada para separar especies del metal deseado de especies no deseadas antes de la reducción de las especies deseadas a metal libre. El método basado en el uso de un solvente inmiscible que preferentemente extrae el o los componentes seleccionados de la fase acuosa. El solvente orgánico es íntimamente mezclado con la solución acuosa y posteriormente se deja que ambos se separen. Durante el mezclado, la fase orgánica se “carga” con el o los metales deseados, pues los iones metálicos inicialmente presentes en la fase acuosa se distribuyen entre la fase orgánica y la fase acuosa de acuerdo con la solubilidad relativa entre las dos fases. Posteriormente el metal puede ser transferido otra vez a una fase acuosa en una forma concentrada y purificada ajustando las condiciones de la solución para reducir la solubilidad del metal en la fase orgánica, “descargando” por lo tanto, el orgánico de los valores metálicos. Fase Acuosa Fase Orgánica Solución de lixiviación Mezcla y agitación Reactivo con extractante de alta afinidad con el ión metálico a El ion metálico pasa de fase acuosa a orgánico decantación Fase Extracto Orgánico Cargado Capa superior orgánica que retiene el ión metálico de interés Fase Acuosa de Refino Capa inferior acuosa, estéril de iones metálicos Fig. 1. Etapas de la Extracción por Solventes (SX) Extracción por Solventes 1
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ExperimentoNo.6 EXTRACCINPORSOLVENTES
I.Objetivo:Estudiarlosfundamentosdelaextraccinporsolventes.
II.Introduccin:Laextraccinporsolventesesusadaparasepararespeciesdelmetaldeseadodeespecies no deseadasantes de la reduccin delas especies deseadas a metal libre. El mtodo basado en el uso de un solvente inmiscible que preferentemente extrae el o los componentesseleccionadosdelafaseacuosa.
Elsolventeorgnicoesntimamentemezcladoconlasolucinacuosayposteriormente se deja que ambos se separen.Durante el mezclado, la fase orgnica se carga con el olos metales deseados,pues los iones metlicos inicialmente presentes en la fase acuosa se distribuyen entre la faseorgnica y la fase acuosa de acuerdo con la solubilidad relativa entre las dos fases. Posteriormente elmetal puede ser transferido otra vez a una fase acuosa en una forma concentrada y purificadaajustando las condiciones de la solucin para reducir la solubilidad del metal en la fase orgnica,descargando por lo tanto, el orgnicodelosvaloresmetlicos.
FaseAcuosa
FaseOrgnica
Solucinde lixiviacin
Mezclay agitacin
Reactivocon extractantedealta afinidadconelin metlicoa
Elionmetlico pasadefase acuosaaorgnico decantacin
FaseExtracto OrgnicoCargado
FaseAcuosade Refino Capainferior acuosa,estrilde ionesmetlicos
Capa superior orgnica que retieneelin metlicodeinters
Fig.1.EtapasdelaExtraccinporSolventes(SX)
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Los procesos de extraccin por solvente son usados para la purificacin de soluciones de variosmetalesanivelindustrial.
Unimportanteavancetecnolgicoquehacausadounusocrecientedelahidrometalurgia paralaextraccindecobreeslaaplicacindelastcnicasdeextraccincondisolventesa las soluciones cidas de lixiviacin con bajo contenido de cobre. El proceso de extraccin condisolventesconsisteen: La extraccin selectiva del cobre desoluciones diluidas de lixiviacin (1 a 5 Kg de Cu/m3:1a10KgH2SO4 m3)enunafaseorgnica. Laseparacindelcobredelafaseorgnicaenunasolucinacuosafuertementecida (150KgH2SO4 m3)lacualabsorbelosionescobreenunaaltaconcentracin(30a50Kg Cu/m3).
Enestaforma,laextraccindedisolventesseparaalcobredelasimpurezasdelasolucin de lixiviacinoriginal y produce un electrolito apropiado para la separacin directa por electrlisisdectodosdealtapureza(99.99%Cu). Las siguientes reacciones ocurrendurantelaextraccinpor solventes de cobre de solucionesdelixiviacinconLIX64N(extractanteorgnico):
Cargado:
2RH(org) + Cu2+(ac) R Cu(org) + 2H+(ac) 2 R2Cu(org)+ 2H+(ac) 2RH(org) + Cu 2+(ac)
Descargado:
SepuedeobservarenlasreaccionesanterioresqueelprocesoessensiblealpH,avalores altos de pHse favorece el cargado, mientras que a valores bajos de pH se favorece el descargado.LosreactivosLIXestnsiendoactualmenteusadosenlaextraccincomercial de cobre, debidoa su selectividad por el cobre respectode los otros iones normalmente presentesenlassolucionesdelixiviacin,particularmenteelinfrrico:
Cargado:
3RH(org) + Fe3+(ac) R2Fe + 3H +(ac) (org) R3Fe(org)+ 3H+(ac) 3RH(org) + Fe 3+(ac)
Descargado:
DiagramasdeMcCabeThiele El nmero deetapas necesariaspara efectuaruna separacin especfica puede ser determinadoporlaaplicacindeldiagramadeMcCabeThiele,lascurvasdeequilibriode cargado y descargado (llamada tambin isotermas) determinadas por experimentacin.Paraobtenerlascurvasdeequilibriodelcargadoelextractanteorgnico esaadidoasolucionesacuosasendiferentesrazonesenvolumen,acuoso/orgnico(A/O). Lamezclaasformadaesagitadahastaquesealcanceelequilibrio.Posteriormentesedeja quelasfasesseseparenyluegosetomamuestrasdelafaseacuosayorgnicaparaanlisis qumicodelmetalpresenteenesasfases.Losresultadossonploteadosgrficamente (anlisisqumicodelacuosoenlaabscisayanlisisqumicodelorgnicoenlaordenada).
ExtraccinporSolventes
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La isoterma del descargado se desarrolla de una manera similar. El orgnico es repetidamentecontactadocon elacuoso hastacargarlo casientodasu capacidad.El orgnicocargado es entonces usado como alimentacin para el descargado y es contactadoendiferentesrazonesA/O(similaralprocedimientodeextraccin)conla solucin acuosa. Despus del anlisis del metal enla fase acuosa y orgnica, se plotea la concentracin de metal en el orgnico enla abscisa y la concentracin de metal en el acuosoenlaordenada.
Fig.2.EsquemaExtraccinporSolventes(SX)
III.Objetivo:MaterialyEquipo SolucinPLSdecobre Peras(embudosdeseparacin) pHmetro Vasosdeprecipitadosde100ml
LIX984N Kerosene cidoSulfricodiluido
Procedimiento a.Cargado Prepare100mldeorgnico,20%envolumendeLIX984Ndisuletoenkerosene. Coloqueloscincoembudosdeseparacinenlosparantesmetlicos(verifiqueque lallavedelosembudosESTECERRADA). Enumerelosembudosde1a5ycoloque30mldePLSencadaembudo. Coloque con muchocuidado3.75, 7.5, 15, 30y 60ml (en ese orden) de orgnico. Coloque la tapa del embudoy agite suavemente durante 5minutos para mezclar lasdosfases. Dejereposarporespaciode5minutosyproceda asepararlasfasesconmucho cuidadoabriendolallavedelaparteinferior. Tomeunamuestradelafaseparaanlisisqumico. Recupereelorgnico.Qucolorpresentalafaseacuosa?
b.Descargado Prepareunasolucindedescargade150g/Ldecidosulfrico. Coloqueloscincoembudosdeseparacinenlosparantesmetlicos(verifiqueque lallavedelosembudosESTECERRADA). Enumerelosembudosde1al5ycoloquelassolucionesorgnicascargadas respectivamente.
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Aada con muchocuidado30ml de solucin acuosa de descarga.Coloque la tapa delembudoyagitesuavementedurante5minutosparamezclarlasdosfases. Dejereposarporespaciode5minutosyproceda asepararlasfasesconmucho cuidadoabriendolallavedelaparteinferior. Tomeunamuestradelafaseacuosaparaanlisisqumico.Qucolorpresentala faseacuosa? Recupereelorgnicoparaserlimpiadoposteriormente.
IV. Resultados:Pera No. 1 2 3 4 Tabla2. Resultados del anlisisqumico PLS Refino Concentrado Cu(ppm) Fe(ppm) Cu (ppm) Fe (ppm) Cu (ppm) Fe(ppm) Tabla 1. Volmenes utilizados Carga Descarga LIX948N 20% Fasecargada H2SO4 PLS(ml) (150g/L) (ml) (ml)
Pera No. 1 2 3 4 Obtengalasisotermasdeextraccinyreextraccin.
V.DiscusindeResultados:Analicelosresultadosobtenidosconlaayudadelosgrficosconstruidos.
VI. Cuestionario:1.QuotrosagentesextractantesrecomendaraparaefectuarunprocesodeSX? 2.QufactoresinfluyenenelprocesodeSX? 3.QucantidaddeLIX948Nsernecesariaparapreparar300mldeunafaseorgnicaal 35%envolumen? 4.Porquesnecesarioutilizarundisolventeparaprepararelextractante? 5.Setienenlossiguientesdatos,identifiqueaquetapadelprocesocorrespondenestos datos.Qupuededeciralrespecto?
Cu (mg/L) PeraNo. Acuoso Orgnico 1 0.15 1.40 2 0.18 2.71 3 0.22 3.88 4 0.25 4.95
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