Post on 13-Apr-2018
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
1/43
EXTRACCIN POR
SOLVENTES
Diciembre 2015
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
2/43
Historia de la SX
La extraccin por solvente de metalescomenz a operar por los aos 40 enla industria nuclear, especficamente
en la extraccin y refinacin deUranio.
La extraccin de Cobre, desde
soluciones cidas comenzo en 1969en las operaciones de RanchersBluebird, USA.
2
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
3/43
Qu es la SX?
3
Reactivoorgnico+ PLS
Emulsin Separacinde fases
Recuperacinde orgnico
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
4/43
Caso: cmo se separa el yodo del yoduro
4
Para la extraccin de yodo libre con kerosene, se tiene la siguiente
reaccin reversible:
(I2)A + (kerosene)o (I2)o + (refino)A
Se puede apreciar que la reaccin es muy sencilla para este
proceso, lo que facilita de igual forma la reextraccin para el yodo
con una solucin acuosa cargada en SO2. La reaccin de
reextraccin se expresa de la siguiente manera:
(I2)o + (I-)A+SO2 (I
-)A + (kerosene)o
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
5/43
Caso: cmo se separa el yodo del yoduro
5
En la ecuacin anterior, el yodo libre que se reextrae del orgnico,pasa directamente al acuoso como yoduro, esto se debe
nicamente a la reaccin de reduccin que se produce con el
reductor anhdrido sulfuroso, cuya reaccin se expresa por:
SO2 + I2 + 2 H2O 2 I- + SO4
2- + 4 H+
Esta ltima ecuacin expresa que por cada mol de yodo que se
reduce, se formar tambin un mol de cido sulfrico. Esto ayuda
a obtener el pH necesario para la reaccin de cortadura en laformacin de yodo libre.
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
6/43
6
A continuacin se explica paso a paso como se separan yodo(I2) del
anin yoduro (I-) que estn formando una disolucin acuosa
(Erlenmeyer de la derecha coloreado), mediante la extraccin del
yodo(I2) hacia la fase orgnica de cloruro de metileno (Cl2CH2)
(Erlenmeyer de la izquierda transparente).
En primer lugar se vierte la disolucin I2/I- acuosa en el embudo de
decantacin (usamos un embudo para evitar salpicaduras).
A continuacin colocamos la fase orgnica donde pasar el I2 (el
yoduro al ser anin es soluble en agua).
Posteriormente agitamos bien, asegurndonos de que esta cerrado el
tapn y la llave del embudo de decantacin.
Es recomendable abrir de vez en cuando la vlvula del embudo de
manera que los gases que se puedan formar salgan.
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
7/43
7
A continuacin dejamos decantar, siempre con el tapn quitado.
Se observan claramente dos capas con distintos colores. La fase orgnica,
abajo, previamente incolora (Cl2CH2) aparece ahora de color roja debido a
la presencia de I2.
Separamos las 2 fases abriendo la llave con cuidado y depositando la fase
orgnica en un Erlenmeyer.
Quedando en el embudo de decantacin la fase acuosa con el in yoduro.
Fase acuosa con yoduro
Fase orgnica con yodo
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
8/43
SX
E SEWLX
Regin de baja acidez Regin de alta acidez
PLS
refino
Electrolito
avance
Electrolito
spent
pH: 1.7 - 2.0 170 -180 g/l H2SO4
Flujo de soluciones
8
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
9/43
9
Interrelacin de Procesos
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
10/43
La solucin de lixiviacin puede
tambin contener niveles altos de
cloruros y otras impurezas (manganeso,
hierro, aluminio, magnesio, sulfato,sodio, potasio y slidos en suspensin),
dependiendo del mineral tratado, de la
disponibilidad de agua y de la tasa de
evaporacin.
Caracterizacin qumica del PLS
10
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
11/43
PLS0,5 - 15 g/l Cu2+
Electrolito Avance35-50 g/l
SX
TK
Orgnico
Modificador
10-25% 90-75%
Extractante Diluyente
La fase orgnica y acuosa
11
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
12/43
Operan por un mecanismo de intercambio de cationes y adems
contienen grupos donantes de electrones capaces de formar iones
complejos.
Gran selectividad para extraer Cu2+
en presencia de otros iones metlicos,especialmente Fe3+
La alta selectividad se debe a la formacin de compuesto tipo quelato
entre el cobre y extractante (a travs de un par de electrones libres que
presenta el nitrgeno del grupo oxima).
Extractantes quelantes
12
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
13/43
R
HO NOH
A
Estructura general de una oxima
13
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
14/43
Complejo rgano-metlico
14
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
15/43
Cognis (BASF) produce tres tipos de
molculas de extraccin:
5-nonilsalicilaldoxima
5-dodecilsalicilaldoxima
5-nonil-2-hidroxiacetofenona oxima.
Estas tres oximas constituyen la base para
un amplio rango de reactivos,
que se derivan por mezcla de oximas en
una variedad de formas, por ejemplo, con
diluyente, con otro reactivo o con un
modificador, para obtener los Reactivos
LIX de Extraccin por Solvente para cobre
con propiedades que mejor se adecue con
la particular solucin de lixiviacin y con
el diseo de planta considerado.
Complejo rgano-metlico
15
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
16/43
Comparacin de reactivos
16
Reactivo Producto comercial Extractante Modificador
P5100 Nonil Fenol
PT5050 TridecanolAcorga
M5640
Aldoxima
Ester
Lix84 Ketoxima No
984 Mezcla No
622 Aldoxima TridecanolLix
860 Aldoxima No
45 Ketoxima NoMoc 55 Aldoxima No
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
17/43
Sinergismo de mezcla de reactivos
17
Propiedad Cetoxima Aldoxima M ezcla
Fuerza extractiva Moderada Fuerte Mejorada
Reextraccin Muy buena Buena Mejorada
Selectividad Cu/Fe Excelente Excelente Excelente
Cintica para Cu Muy buena Muy mala Mala
Separacin de fases Deficiente Deficiente Mala
Estabilidad Muy buena Muy buena* Muy buena
Generacin de crud Baja Variable Baja
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
18/43
Seleccin del diluyente
Ser mutuamente soluble con un extractante o modificador.
Baja gravedad especfica (cercana a 0.8) para facilitar la
separacin de fases.
Alta capacidad para disolver la especie metlica extrada
minimizando la formacin de tercera fase.
Baja solubilidad en la fase acuosa.
Baja volatilidad y alto punto de inflamacin.
Estabilidad qumica en un amplio margen de condiciones. No txico, barato y fcil de obtener.
18
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
19/43
Seleccin del diluyente
Solubilizar el extractante y al complejo organometlico.
Ser insoluble en la fase acuosa.
Tener baja viscosidad y una densidad adecuada para favorecer
la separacin de fases y reducir los arrastres de una fase a otra.
Ser qumicamente estable bajo las condiciones de operacin del
circuito.
Tener un alto punto de inflamacin.
Tener bajas perdidas por evaporacin.
Ser inerte a las reacciones quimicas de extraccin y reextraccin.
Estar disponible con facilidad, en grandes cantidades.
Tener bajo costo.
19
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
20/43
Seleccin del diluyente
20
F= [Aliftico]* [Aromtico]-1
F 1Al ta extractibi l idad
en sistemas catinicos
Alta extractabi l idad
en sistemas aninicos
No
Si
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
21/43
Comparacin de reactivos
21
Reactivo Producto comercial Extractante Modificador
P5100 Nonil Fenol
PT5050 TridecanolAcorga
M5640
Aldoxima
Ester
Lix84 Ketoxima No
984 Mezcla No
622 Aldoxima TridecanolLix
860 Aldoxima No
45 Ketoxima No
Moc 55 Aldoxima No
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
22/43
Isoterma de pH
pHnormaldelPLS
Extraccin de metales
22
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
23/43
Isotermas de Extraccin de Equilibrio oDiagramas de Mc Cabe-Thiele
23
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
24/43
Las isotermas son nicas bajo las condiciones que se generan. Si alguno de los
parmetros se cambia, por ejemplo, la concentracin del reactivo, la concentracinde Cu de la fase acuosa, el pH del licor de lixiviacin, la concentracin de cido del
electrolito pobre, la temperatura, etc., entonces se generar una isoterma diferente.
En casos en que el cambio en uno
o dos parmetros sea muy
pequeo, puede no ser necesario
correr un a segunda isoterma.
Isotermas de reextraccin
24
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
25/43
Carga Mxima:
1. Tomar una alcuota del reactivo extractante diluido y un
volumen igual de acuoso standard de extraccin y
contctelos vigorosamente por dos minutos en embudo
separador.
2. Deje separar las fases y descarte la fase acuosa. Agregue
acuoso standard fresco de extraccin y repita el contacto.
3. Contine igual hasta un total de 4 contactos y despus
4. del ltimo, filtre la muestra de orgnico a travs de papel
filtro Whatman 1PS o equivalente, rotule como muestra
de Carga Mxima y deje para anlisis.
5. Las muestras de orgnico E30, E60, E300, S30, S300 y Carga
Mxima se analizan por Espectrometra de AbsorcinAtmica.
Indicadores de SX
25
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
26/43
ACUOSO
ORGANICO
Interfase pasiva de sedimentacin
Interfase activa de coalescencia
Vs
VcFrontera de movimiento
Sedimentacin tipo
flujo pistn
Resulta fundamental conocer la distribucin de tamaos de
gotas en la regin de fase dispersa.
Fenmeno Formacin Tercera Fase
26
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
27/43
Mezclador-decantador
27
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
28/43
Crud o borra
28
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
29/43
Por qu diferentes circuito de SX?
29
1
Minerales con escenarios de leyes deinferiores 0,6 % Cu.
2
Revaluar la prefactibilidad del diseo yconfiguraciones => Efectiva (proyectos nuevos yexpansiones)
Composicin , litologas gelogicas del yacimiento.
3 Configuraciones, tipo de reactivo, inventarios de
soluciones.
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
30/43
Circuito de SX
30
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
31/43
Ej l l t Mi S
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
32/43
Ejemplo planta Minera SpenceDoble serie paralelo (2E+2Ep+1S+1L).
32
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
33/43
Estadstica de configuraciones planta SX.
33
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
34/43
Anlisis de Casos Industriales
Lomas Bayas
Zaldivar Michilla
Minera El Abra.
En los ltimos aos algunas plantas de SX han incorporado la configuracin de SXdenominado Serie Paralelo ptimo considerando los mismos parmetros de
operacin, las ventajas de esta configuracin son:
Permite una mejor recuperacin de la especie til, o bien, se logra la mismarecuperacin para una concentracin menor de extractante.
Menor costo de inversin asociado a los equipos principales, en virtud de lossiguientes atributos:
Incremento de produccin para procesar mayores flujos de PLS,
Mantener nivel de produccin pasando mayor cantidad de flujo debido a menores leyes delmineral (agotamiento del yacimiento)
Alimentar PLS de distinta procedencia, por ejemplo PLS de minerales oxidados alimentado enserie y PLS de minerales sulfurados alimentado al paralelo o ROM u /o ripios.
34
C 1 L B
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
35/43
Caso 1: Lomas Bayas(diagrama cambio de configuracin)
35
1
1998: La Planta SX parti configuracin 2E+2S+1L.
Produccin 75 mil ton/ao.
2 2002: 1 S se transforma en E3 .Produccin de 90 mil ton/ao.
3
2006 : PLS ROM, + E4 y E5. Produccin
4
Septiembre 2008 :operaba con un circuito E1-E3//E5//E2-E4-S-W
(18 % v/v) para una transferencia de 180 ton/da.
5
Se increment un circuito 2 nuevas etapas de extraccin con PLSROM, quedando el circuito E1-E3//E7//E6//E5//E2-E4-S-W para unatransferencia de 210 ton/da.
C 2 Mi Z ldi
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
36/43
Caso 2: Minera Zaldivar(diagrama cambio de configuracin).
36
1
Planta SX parti configuracin 2E+1S+1L flujos1200 m3/h.
(5000 m3/h)
2
Planta SX = configuracin 2E+1S+1L flujos 1535m3/h.
(6140 m3/h)
3
Cambio configuracin E-1p+2Ep+1S+1L 2100 m3/h (8400 m3/h).
Caso 3: Minera Michilla
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
37/43
Caso 3: Minera Michilla(diagrama cambio de configuracin).
37
1
Configuracin 2E+2S+2L
xidos.
2
2E+1Ep+1S+2L
xidos/ripios ( 7 a 10 ktpa)
3 [Cu] PLS en ripios de 1,5 hasta 2,0 g/l.
Configuracin Serie Paralelo
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
38/43
Configuracin Serie ParaleloPlanta SX-2 Michilla.
38
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
39/43
Proceso de Lixiviacin Michilla
39
Caso 4: Minera El Abra
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
40/43
Caso 4: Minera El Abra.(diagrama cambio de configuracin)
40
1 Conf: 2E+2S+1L
2 Serie paralelo Normal3 Serie paralelo ptimo
4 Triple paralelo
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
41/43
Comparacin de configuracin SP y SPO El Abra
41
Diagrama configuracin serie paralelo tradicional y
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
42/43
Diagrama configuracin serie paralelo tradicional yptimo serie paralelo; cetoxima a pH= 1,2
42
Serie paralelo tradicional,
Cu PLS= 3 gpl y pH = 1,2
Serie paralelo ptimo,
Cu PLS= 3 gpl y pH = 1,2
7/26/2019 MIN260-EXTRACCION POR SOLVENTES.pdf
43/43
Comparacin SPT con SPO
Datos de operacin de la planta de SX de cobre de Dos Amigos
EtapasPLS
(g/l Cu)
Refino (g/l Cu) Flujo de PLS (m3/h)
Recuperacin
total cobre (%)Serie Paralelo Serie Paralelo
SPT 3.90 0.39 0.27 150 180 91.7
SPO 3.80 0.11 0.27 180 150 95.2
SPT: serieparalelo tradicionalSPO: serieparalelo ptimo