EXTRACCIÓN SÓLIDO - LÍQUIDO METODOS DE OPERACIÓN EN LA EXTRACCIÓN SÓLIDA - LÍQUIDA

Transcripción

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2 EXTRACCIÓN SÓLIDO - LÍQUIDO METODOS DE OPERACIÓN EN LA EXTRACCIÓN SÓLIDA - LÍQUIDA

3 LIXIVIACION IN SITU Mediante este método se solubilizan las especies mineralógicas valiosas existentes en un yacimiento sin necesidad de mover el mineral del lugar donde se encuentra.

4 LIXIVIACIÓN EN VERTEDERO Consiste en lixiviar lastres, desmontes o sobrecarga de minas de tajo abierto, los que debido a sus bajas leyes (<0.4% Cu) no pueden ser tratados por métodos convencionales. Es depositado sobre superficies poco permeables y las soluciones percolan a través del lecho por gravedad.

5 LIXIVIACION EN MONTONES El mineral triturado sale de la mina y se apila en montones formando un lecho estático a través del cual se hace percolar la disolución lixiviante. Solución alimentada Montón Capa impermeable Solución Para procesamiento

6 LIXIVIACION EN MONTONES El mineral triturado sale de la mina y se apila en montones formando un lecho estático a través del cual se hace percolar la disolución lixiviante.

7 LIXIVIACION EN ESTANQUES Alimentación mineral Piso filtrante Solución fértil Consiste en una estructura con forma de paralelepípedo de hormigón protegido interiormente con asfalto antiácido o resina epóxica, provisto de un fondo falso de madera y tela filtrante.

8 LIXIVIACION EN ESTANQUES Se puede hacer en varias etapas. Aprovechando el fondo filtrante las soluciones se recirculan para traspasar a la siguiente batea.

9 LIXIVIACION POR TANQUES DE AGITACION Se utilizan reactores pachuca para agitar la mezcla. Se utiliza para altas concentraciones de soluto a obtener.

10 LIXIVIACION POR TANQUES DE AGITACION Se mejora la lixiviación por: Agitación intensa. Temperaturas de hasta 250 ºC. Presión de gases hasta 5000 kpa. Reactivos exóticos y oxidantes altamente agresivos. Empleo de materiales de construcción de alta resistencia.

11 COMPARACIÓN DE LOS MÉTODOS DE LIXIVIACIÓN Vertederos Pilas Estanques Agitación Ley del mineral Muy bajas leyes Leyes bajas a medias Medias a altas Muy altas Tonelaje Grandes Amplio Limitado Limitado por molienda Recuperaci ones 40 a 60 % 85 % 70 a 85 % 80 a 95 % Tiempos 1 a varios años 1 a varios meses 1 a 2 semanas 6 a 24 horas

12 Sólido a lixiviar F N F B LIXIVIACIÓN EN VARIAS ETAPAS y F EN CONTRACORRIENTE 1 2 n R 1 R 2 R 3 Soluciones lixiviadas E 1,y 1 E 2,y 2 x 1 x 2 x 3 Sólido lixiviado E n,y n B N n Disolvente R n+1 x n+1

13 LIXIVIACIÓN EN VARIAS ETAPAS EN CONTRACORRIENTE Balance de soluto C en la planta: F y F + R n+1 x n+1 =M y M = E n y n + R 1 x 1 Balance de solución (soluto + disolvente) en la planta: y M F + R n+1 = M = E n + R 1 N M y F F F F B R R R n 1 n 1 n 1 x n 1

14 N LIXIVIACIÓN EN VARIAS ETAPAS N F EN CONTRACORRIENTE F N vs y N vs x 0 R n+1 x F 1.x,y

15 N LIXIVIACIÓN EN VARIAS ETAPAS N F EN CONTRACORRIENTE F N vs y M N vs x 0 R n+1 x F 1.x,y

16 N LIXIVIACIÓN EN VARIAS ETAPAS N F E n EN CONTRACORRIENTE F N vs y M N vs x 0 R n+1 R 1 x F 1.x,y

17 LIXIVIACIÓN EN VARIAS ETAPAS EN CONTRACORRIENTE Del balance de solución (soluto + disolvente) en la planta: Si se reordena: F + R n+1 = M = E n + R 1 F R 1 = E n R n+1 = R Por lo que R representa la diferencia constante en flujo E R y será el foco para la construcción del número de etapas de la Planta.

18 N LIXIVIACIÓN EN VARIAS ETAPAS N F E n EN CONTRACORRIENTE F N vs y M N vs x 0 R N+1 R 1 x F 1.x,y R

19 N LIXIVIACIÓN EN VARIAS ETAPAS N F EN CONTRACORRIENTE F N vs y E n E 1 0 R n+1 M R 1 Líneas de unión x F N vs x 1.x,y R

20 N LIXIVIACIÓN EN VARIAS ETAPAS N F EN CONTRACORRIENTE F N vs y E n E 1 0 R n+1 M R 1 Líneas de unión x F N vs x 1.x,y R

21 N LIXIVIACIÓN EN VARIAS ETAPAS N F EN CONTRACORRIENTE F N vs y E n E 2 E 1 M Líneas de unión N vs x 1 R n+1 R 2 R 1 x F.x,y R

22 N LIXIVIACIÓN EN VARIAS ETAPAS N F EN CONTRACORRIENTE F N vs y E n E 2 E 1 M Líneas de unión N vs x 1 R n+1 R N R 2 R 1 x F.x,y R

23 N LIXIVIACIÓN EN VARIAS ETAPAS N F EN CONTRACORRIENTE F N vs y E n E 2 E 1 M Líneas de unión N vs x 1 R n+1 R n R 2 R 1 x F.x,y R

24 N LIXIVIACIÓN EN VARIAS ETAPAS N F E n EN CONTRACORRIENTE F N vs y M N vs x 0 R n+1 R 1 x F 1.x,y R

25 DIAGRAMA DE McCABE-THIELE N N F F N vs y E n y 12 y 11 M N vs x 0 R x 12 x 11 n+1 R 1 x F 1.x,y R

26 DIAGRAMA DE McCABE-THIELE y y F Curva de operación y 11 Curva de equilibrio y n x n+1 x 11 x 1 x

27 DIAGRAMA DE McCABE-THIELE y Curva de operación y F Curva de equilibrio y n N x n+1 x 1 x

28 EJEMPLO Se desea usar un sistema continuo a contracorriente y en etapas múltiples para lixiviar aceite de harina usando benceno como disolvente. En el proceso se van a tratar una alimentación que contiene 2000 kg/h de harina sólida inerte (B), 800 kg de aceite (A) y 50 kg de benceno (C ). El solvente fresco contiene 1310 kg de benceno y 20 kg de aceite. Los sólidos lixiviados deben contener 120 kg de aceite. Experimentos de sedimentación similares al proceso real en el extractor indican que la solución retenida depende de la concentración del aceite en solución como se muestra en la tabla adjunta. Calcular el número de etapas necesarias.

29 N.y

30 N F B A C B 2000kg F( A C) 850 y F C A C E 1,y 1 E 2,y n E n,y n B N n R 1 R 2 R 3 x 1 x 2 x x n R n 1( A C)

31 y M N y N F F F R F R n 1 x (0.94)(850) (0.015)(1330) n 1 n F(0.94,2.35) N M M N M 0 1 R n+1 B F R y M n 1 x F x,y

32 N.y B ( A C) C ( A C) N N yn B ( A C) C ( A C) B C N y B C

33 N n 1.95 N.y B ( A C) C ( A C) N y N y n n B C INTERPOLAR CON Y SE HALLA EL VALOR DE N n CORRESPONDIENTE QUE ES 1.95 Y EL DE y n =0.118

34 N F N n E n M 0 R n+1 R 1.x 1 = x,y R

35 N F E 4 E 3 E 1 E 2 M 1 R n+1 R n R 2 R 1.x,y R

36 F R n M E R 1 n M 2180 E R n 1 y M M y n E n x 1 R (2180) 0.118E 0.60R n 1 R 1164kg E 1016kg 1 n

37 EQUIPOS PARA LA EXTRACCIÓN SÓLIDO - LÍQUIDA Agua caliente Rebanadas de remolacha EQUIPO Solución de azúcar DE LECHO FIJO

38 ROTOCEL Los compartimientos con pisos permeables al líquido giran alrededor de un eje central. Los compartimientos pasan en forma sucesiva por el punto de alimentación, conjunto de rociadores de solvente. El fondo tiene una abertura para descargar los sólidos extraídos.

39 EXTRACTOR BOLLMAN Las cestas con el fondo perforado se colocan en una banda sinfín. Los sólidos en los cestos son alimentados con disolvente parcialmente enriquecido (media micela). Al elevarse los cestos los sólidos se rocían con disolvente puro en contracorriente. Los sólidos agotados se descargan en la parte superior y el disolvente enriquecido (micela completa) va al fondo.

40 EXTRACTOR KENNEDY Está compuesta de cámaras horizontales a través de las cuales se desplazan en sucesión los sólidos a lixiviar por medio de un impulsor, de velocidad lenta, integrado en esta sección.

41 TANQUE PACHUCA Los minerales de oro, uranio y otros metales se lixivian con frecuencia por cargas en grandes recipientes agitados, mediante aire. Generalmente es un tanque cilíndrico vertical con la sección de fondo cónica de 7 metros de diámetro y 14 metros de altura.

42 TANQUES CON AGITACIÓN Los tanques agitados mediante impulsores coaxiales (turbinas, paletas, hélices) que se utilizan habitualmente para la disolución por carga de sólidos en líquidos se pueden utilizar para la lixiviación de sólidos finos.

43 EXTRACTOR HORIZONTAL CONTINUO

44 EXTRACTOR HILDEBRANDT 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.

45 EXTRACTOR BONOTTO Consiste en una columna dividida en compartimientos cilíndricos mediante la disposición de platos horizontales espaciados a distancias iguales. Sólidos alimentados Suspensión Cada plato tiene una rendija colocada a 180º con respecto a las aberturas de los platos situados inmediatamente por encima y por debajo y que se limpian mediante un raspador radial giratorio. Solvente Sólidos extraídos

46 EXTRACTOR DDS TORNILLOS SIN FIN Solvente Sólidos alimentados Sólidos descargados Extracto

47 Sólidos alimentados Extracto Solvente Sólidos extraídos EXTRACTOR TIPO FAJA

48 ESPESADOR alimentación Caja de alimentación overflow C A B D underflow

49 DECANTACIÓN A CONTRACORRIENTE CONTINUA Sólido a lixiviar sobreflujo disolvente 4 Solución concentrada AGITADORES 2 3 Sólidos lixiviados 1 lechada ESPESADORES

50 DISEÑO DE UN PROCESO DE LIXIVIACIÓN Condiciones de operación: Selección del disolvente. Temperatura. Método de contacto. Tipo de reactor. Diagramas de composición. Composición y cantidades de las corrientes finales. Ciclo de lixiviación.

51 SELECCIÓN DEL DISOLVENTE Selectividad respecto al soluto a extraer. Estabilidad química. Capacidad. Baja toxicidad. Baja densidad. Facilidad de recuperación. Bajo precio.

52 TEMPERATURA Debe seleccionarse de tal manera que se obtenga el mejor balance de solubilidad, presión de vapor del disolvente, selectividad del disolvente y calidad del producto.

53 CICLO DE LIXIVIACIÓN En general la selección entre una operación intermitente y continua depende básicamente del tamaño y naturaleza del cual forma parte la extracción.

54 CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN Cuando existen diferentes opciones, el grado de eliminación del soluto y la concentración de la corriente de extracto elegidos serán aquellos que maximizan la economía del proceso.

55 METODO DE CONTACTO Depende del tamaño y naturaleza del proceso del cual forma parte la extracción.

56 TIPO DE REACTOR Es una combinación de los parámetros anteriores seleccionados. Los criterios definitivos son la fiabilidad y el beneficio.