TRABAJOS SOBRE EXTRACCION POR SOLVENTES, CEMENTACION Y EQUIPOS USADOS EN LIXIVIACION

CURSO: HIDROMETALURGIA-ELECTROMETALURGIA

CATEDRTICO: ING. ORTIZ

ALUMNO: LOPEZ ROMAN JOSE LUIS

FECHA: 21/JUNIO/2012

HUANCAYOINTRODUCCIN

En los circuitos de lixiviacin industrial las soluciones lixiviantes son recirculadas continuamente entre etapas o ciclos de lixiviacin y extraccin por solventes. En la extraccin por solventes se extrae selectivamente el cobre, mientras los dems iones permanecen en solucin acuosa. Como consecuencia los iones metlicos diferentes del cobre y los aniones que los acompaan llegan a un estado estacionario donde su concentracin puede ser muy alta (Rojas 1998). La concentracin de los iones acumulados en el proceso de lixiviacin (hierro, aluminio, magnesio, manganeso, etc.), proviene de la disolucin de las especies que contienen el metal de inters (cobre) y de la ganga. Esta disolucin depende del consumo de cido del mineral, tiempo de residencia del mineral en la pila y concentracin de cido en las soluciones lixiviantes. La informacin bibliogrfica disponible sobre lixiviacin de minerales de cobre con soluciones con alta carga inica es escasa.El proceso de lixiviacin de minerales oxidados de cobre es estudiado normalmente de acuerdo a la tasa de irrigacin y concentracin del agente reactante (Romn et al 1974, Benner et al 1974, Canterford 1985), sin analizar la naturaleza de la solucin lixiviante.

1. EXTRACCIN POR SOLVENTES

1.2. Proceso SX - EW de Cobre

El proceso de extraccin por solventes, conocido en la hidrometalurgia del cobre tambin como SX (del ingls Solvent Extracction), consiste en la extraccin selectiva del cobre contenido en las soluciones de lixiviacin mediante un solvente orgnico, para luego transferirlo a una solucin de sulfato de cobre pura y concentrada, denominada electrolito rico.

1.2.1. Descripcin general

La planta SX recibe la solucin rica generada en la etapa de lixiviacin en pilas de minerales de cobre. Esta solucin se caracteriza por tener una baja concentracin de cobre disuelto, junto con impurezas como el Fe, Cl, Al, Mn, Mg, Na y otros disueltos durante el proceso (Figura 1.1).

El objetivo del proceso SX es extraer selectivamente el cobre contenido en esta solucin rica impura, mediante intercambio inico entre la fase acuosa (solucin rica) y el reactivo orgnico. Este reactivo es capaz de descargar el cobre en una etapa posterior del proceso a una solucin de alta pureza y concentracin de cobre y cido, formando un electrolito apto para ser electrodepositado en el sector EW.

Figura 1 .1, Planta extraccin por solventes en una operacin de lixiviacin de cobre.

Extraccin (Extraction)

La solucin rica proveniente de las pilas es mezclada con la fase orgnica (orgnico descargado), para extraer SELECTIVAMENTE el cobre obteniendo una solucin pobre en cobre, llamada refino, que es reciclada a la etapa de lixiviacin en pilas. Se obtiene en esta etapa una fase orgnica cargada, que es avanzada a la siguiente etapa.

Reextraccin (Stripping)

El orgnico cargado se pone en contacto con electrolito pobre proveniente del proceso de electroobtencin, de alta acidez (150-200 gpl H2SO4). El cobre pasa de la fase orgnica a la fase acuosa, obtenindose una fase orgnica descargada que se recicla a la etapa de extraccin y un electrolito rico que avanza hacia la electroobtencin.

1.2.2. Mecanismo de la transferencia de cobre

El proceso SX se basa en la siguiente reaccin REVERSIBLE de intercambio inico:

Cu2+(A) + 2 RH(O) R2Cu(O) + 2 H+(A)

En la cual el sentido de reaccin est controlado por la acidez o pH de la solucin acuosa.

En la etapa de extraccin, el reactivo orgnico se contacta con la solucin acuosa impura de lixiviacin y extrae selectivamente desde la fase acuosa los iones de cobre, incorporndolos en la fase orgnica. El ion cprico reacciona con el extractante formando un compuesto organometlico insoluble en agua, totalmente soluble en el solvente orgnico (Kerosene,...), con la cual se produce la extraccin del cobre desde la fase acuosa a la orgnica. Mediante este mecanismo, cada ion de cobre se intercambia con dos iones de hidrogeno que pasan a la fase acuosa donde se regenera cido sulfrico en una proporcin de 1.54 (kg de cido / kg de cobre).

La etapa de reextraccin ocurre por efecto del cambio de acidez en la fase acuosa, revertiendo la reaccin y generando un electrolito de alta pureza y alta concentracin en cobre.

R2Cu(O) + 2 H+(A) Cu2+(A) + 2 RH(O)

1.2.3. Configuracin de plantas SX

Las plantas de extraccin por solventes, tanto en la extraccin como en la reextraccin, estn configuradas en UNA, DOS O TRES ETAPAS DE CONTACTO de las fases acuosa y orgnica, con el objeto de aumentar el tiempo de contacto entre ambas fases y mejorar la transferencia de cobre. El contacto de las fases orgnica y acuosa se realiza EN CONTRACORRIENTE.

Adems, en algunos casos, se debe incorporar una etapa de lavado del orgnico cargado, con el objeto de eliminar impurezas dainas en la electroobtencin, por ejemplo el cloro.

Se presenta en la figura 1.2 una configuracin tpica de una planta de extraccin por solventes, compuesta por 2 etapas de extraccin y 1 etapa de reextraccin (2E-1S). La figura 1.3 representa una planta 3 E-2 S.

Figura 1.2, Configuracin 2 E - 1 S (o 2 E - 1 R E).

Figura 1.3, Configuracin 3 E - 2 S

REACTIVOS ORGANICOS UTILIZADOS EN LA EXTRACCION POR SOLVENTES.

ReagentRA LIX 65 C12H25 C6H5 LIX 65N C9H19 C6H5 SME 529, LIX 84-I C9H19 CH3 P-1, LIX 860N-I C9H19 H LIX 860-I C12H25 H

2. CEMENTACIN

La cementacin de un metal a partir de una solucin, depende de una reaccin de desplazamiento en la cual un metal menos noble reduce a los iones del metal por precipitar al estado metlico. Entonces, ste sale de la solucin, y los iones del metal menos noble entran en la solucin para substituirlos.

Por ejemplo:

Cu2+ + Zn => Cu + Zn2+

El metal utilizado debe tener un potencial de electrodo inferior al potencial del metal que se desea precipitar.

La reaccin se produce a la superficie del metal, que se agrega habitualmente en forma de polvo a la solucin impura (Fig. 2.1). Para alcanzar velocidades de reaccin aceptables con impurezas que se encuentran en bajas concentraciones, se tiene que agregar un exceso de metal, lo que conduce a la obtencin de cementos impuros. Adems, estos cementos contienen todos los metales de potencial superior al metal agregado.

Figura 2.1, Cementacin de cobre en la superficie de una partcula de zinc.

El mejor metal utilizado para cementar las impurezas de una solucin es generalmente el mismo metal que se desea recuperar desde la solucin pura. As, no se agrega otra impureza a la solucin. Por ejemplo, el cadmio y el cobre contenidos en las soluciones de lixiviacin de concentrados de zinc se cementan con polvo de zinc.

Adems de utilizarse como mtodo de purificacin de soluciones, la cementacin puede utilizarse para recuperar el metal valioso a partir de soluciones diluidas (ej.: cementacin de cobre por chatarra de hierro).

3. EQUIPOS DELIXIVIACIN Se clasifican en dos categoras principales segn el tipo de contacto:Los que realizan la lixiviacin por percolacin. Aquellos en que las partculas slidas se dispersan en un lquido y, posteriormente, se separan de l.

La percolacin

Existen dos tipos:

Percoladores por cargas Percoladores continuos

Percoladores por cargas

Se trata de un gran tanque circular o rectangular de fondo falso. Los slidos que se van a lixiviar se dejan caer al tanque hasta una profundidad uniforme. Se rocan con un disolvente hasta que su contenido de soluto se reduce hasta un mnimo y a continuacin se excavan.

El flujo en contracorriente del disolvente a travs de una serie de tanques es habitual, entrando nuevo disolvente al tanque que contiene el material ms agotado.

Algunos tanques funcionan a presin, para contener disolventes voltiles o incrementar el ndice de percolacin. Una serie de tanques a presin que funcionan con flujo de disolvente en contracorriente se denomina batera de difusin.

-Extractor tipo Bollman -Extractor tipo Rotocel -Percolador de banda sinfn -Extractor tipo Kennedy

Como hemos dicho antes, se clasifican en dos categoras principales segn el tipo de contacto: Los que realizan la lixiviacin por percolacin. Aquellos en que las partculas slidas se dispersan en un lquido y, posteriormente, se separan de l.

En esta ltima categora, se dan dos tipos:

Lixiviacin de una dispersin de slido. Lixiviacin continua de las dispersiones de slidosLixiviacin de una dispersin de slido Dentro de este tipo explicaremos varios equipos tales como:

-Tanques agitados por cargas -Tanques Pachuca

Tanques agitados por cargas.

Estos tanques son agitados mediante impulsores coaxiales (turbinas, paletas o hlices) que se utilizan habitualmente para la disolucin por cargas de slidos en lquidos.Lixiviacin de una dispersin de slido:

Tanques agitados por cargas.

La principal funcin del agitador es proporcionar disolvente no agotado a las partculas de material durante el perodo que se encuentran en el tanque y circular suavemente los slidos a travs del fondo del tanque o suspenderlos simplemente por encima del fondo. Despus de producida la lixiviacin se pueden separar los slidos mediante el asentamiento y la decantacin, o con filtros externos, centrfugas o espesadores.

Lixiviacin de una dispersin de slido:

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 tpico es un cilindro vertical con la seccin de fondo cnica.

Antes de descargar el aire en la superficie del lquido, el aire en el interior provoca una importante circulacin, con un sustancial flujo de la mezcla que, posteriormente, desciende por la parte interior del recipiente.

Lixiviacin continua de las dispersiones de slidos.

Dentro de este tipo explicaremos varios equipos tales como:

-El extractor tipo Bonotto vertical de platos-El extractor tipo Hildebrandt de inmersin total

El extractor tipo Bonotto vertical de platos.

Consiste en una columna dividida en compartimentos cilndricos mediante la disposicin de platos horizontales espaciados a distancias iguales.