1Curso de Extracción por Solventes Cognis Corporation Definición de Extracción por Solventes 2 • La extracción por solventes es un proceso Hidrometalurgico donde una especie metálica de interés disuelta en una fase acuosa que además tiene contenidos variables de impurezas pasa a otra inmiscible con ella, con el objetivo de producir una solución concentrada y pura desde la que se puede extraer el elemento metálico. De esta manera la extracción por Solventes se utiliza para: • - Purificar Soluciones: Se puede extraer selectivamente el metal de interés a extraer. • - Separar uno o mas elementos metálicos de interés a través de una extracción selectiva. • - Concentrar el elemento o metal de interés en una fase acuosa apta para su posterior recuperación. 3 Campo de aplicación de la SX • El desarrollo de reactivos orgánico modernos de alta cinética y el mejoramiento de los disenos de planta Sx /Ew ha traído como consecuencia el reemplazo de tecnologías convencionales (Cementación - Fusión - Refinación) y la posibilidad de recuperar especies metálicas de interés en proyectos que no son viables por métodos tradicionales. • Entre las aplicaciones mas importantes tenemos: • Tratamiento de minerales de baja ley • Tratamiento de lastres mineralizados de baja ley. • Tratamiento de efluentes de mina con contenido de elementos metálicos. 4 Campo de aplicación de la SX • QUE PODEMOS PRODUCIR • Sulfato de Cobre • Cobre catodico . Para el caso del cobre se hizo necesario buscar una nueva alternativa tecnológica que fuera rentable económicamente que compitiera con los procesos convencionales para la obtención de cobre metálico y permitiese el tratamiento de otros recursos . posteriormente en el ano 1946 se cambio a un proceso continuo y en C. Corriente.5 Origen y Justificación de la Sx • La aplicación de la extracción por solventes se hizo común en la obtención de Nitrato de Uranilo para la obtención de Uranio en el ano 1942 en forma batch. 6 Desarrollo de la Extracción por solventes • 1964: General Mills presenta el extractante LIX 64 . • A continuación iniciaron sus operaciones diversas plantas Sx/Ew en USA.000 ton Cu/anual.7 Desarrollo de la Extracción por solventes • 1968: Comienza la primera operación comercial de una planta Sx/Ew en Bluebird Arizona USA. • 1973: Nchanga Consolited inicia su puesta en marcha para producir 90. Con capacidad de 5000 ton Cu/anual.Perú en 1977 y SMP en 1980 en Chile. fue la primera planta a gran escala a nivel mundial. • En nuestro continente los iniciadores de esta tecnología fueron las plantas de Cerro verde . . México y Australia. con capacidad de 6000 ton Cu/anual. • 1970: Inicio de las operaciones en planta Sx/Ew de Cyprus Bagdad en USA. utilizando una configuración de 2E + S. • 1977: La empresa Acorga introduce P-5000.. cuya estructura base son la Aldoximas dodecyl con tridecanol como modificador de fases (LIX 622). introduciendo el concepto de mezclas ente Aldoximas y Cetoximas. . adicionando Nonylfenol como modificador de fases. • 1981: Primera operación comercial usando reactivo modificado LIX 622 en la planta Pinto Valley en USA. • 1981: Acorga introduce el extractante modificado PT-5050 que es una versión de Aldoxima Nonyl con TDA como modificador de fases..8 …. Presenta la serie de reactivos LIX 860. Introduce la serie de reactivos. • 1982: Henkel Corp. • 1979: Henkel Corp. el que corresponde a una mezcla equivalente entre Aldoxima dodecyl y Cetoxima. . • 1986: Henkel Corp. Introduce el extractante LIX 984. Adquiere la patente de fabricación del reactivo SME 529 de la Shell Chemical.9 Desarrollo de la Extracción por solventes • 1984: Henkel Corp. • A continuación se menciona la secuencia de inicio de operaciones de plantas Sx/EW en Peru y Chile. posteriormente se mejora y se comercializa con el nombre de LIX 84. 10 Plantas en Peru • Cerro Verde 1977 • Paragsha 1986 • Toquepala 1995 • Tintaya 2002 • Posibles • La Granja • Chancas • Chapi • 195 tmd • 15 • 153 • 140 . 1985 • 19 t/día.1987 • 240 t/día. con agua mar • Salvador I etapa. 1988 • 5 t/día. lixiv. Oxidos/sulfuros • Michilla I Expansión. lixiv. 1994 • 27 /día. 1995 • 329 t/día. 1994 • 22 t/día. lixiv. 1994 • 37 t/día. lixiv.con agua mar • El Soldado. 1994 • 205 t/día. 1988 • 5 t/día. lixiv. lixiv. 1995 • 150 t/día.quim/bacterial • SBL-Chuqui. Lixiviación ripios • Tocopilla. 1994 • 219 t/día. con agua mar • La Florida-Copiapo. Lixiviación TL • El Teniente-Codelco. 1995 • 110 t/día. lixiv. 1994 • 110 t/día.quim/bacterial • Chuqui Expansión I. Lixiv. 1994 • 74 t/día. Botaderos • Escondida Coloso.Plantas Sx/Ew en Chile 11 • SMP-Pudahuel. lixiv. 1980 • 38 t/día. Oxidos Cu • Lince/Michilla. Aguas mina • Chuqui Mina Sur/Ripios. 1992 • 63 t/día. lixiv.amoniacal • Rayrock. Lixiv.quim/bacterial • Quebrada Blanca. Oxidos • Mantos Blancos. lixiv.ripios y óxidos • Zaldivar. 1994 • 40 t/día. Lixiv.bacterial • Biocobre. 1993 • 22 t/día. lixiv. Oxidos • Cerro Colorado. lixiv.en bateas . Lixiviación óxidos 55 t/día Lixiv. 2001 • • • • • • • • • • • • • • • • 142 t/día.óxidos 14 t/día. 1996 Carmen de Andacollo.Colorado I Expansión. 1998 Los Bronces. 1998 Escondida Oxidos. Lixiv. en construcción . 1997 Lomas Bayas. lixiv. en construcción 200 t/día. Tren #3 en SX 616 t/día. óxidos 170 t/día.Colorado II Expansión.Serie/paralelo 220 t/día. 1997 Radomiro Tomic. 1997 Dos Amigos. 1998 El Tesoro. 1996 Chuqui II Expansión. Lixiviación óxidos 55 t/día. 2001 R.Plantas Sx/Ew en Chile 12 • • • • • • • • • • • • • • • • Manto Verde. Oxidos 168 t/día. 1997 Collahuasi. 2001 Spence.Tomic Expansión.óxidos 168 t/día. 1998 Dos Amigos Expansión. en proyecto 205 t/día. Tren # 5 en Sx 14 t/día. óxidos 110 t/día.quim/bacterial 411 t/día. lixiv. Circ. Lixiv. 1995 C. lixiv.Cemin.óxidos 30 t/día.lixiv. lixiv. 1996 El Abra. 1998 C.quim/bacterial 75 t/día. 13 PROCESS RAFFINATE LEACH DUMPS LEACH WEAK SULFURIC ACID SOLUTION LOOP PLS EXTRACTION SX LOOP SOLVENT EXTRACTION MIXER-SETTLERS LOADED ORGANIC BARREN ORGANIC STRIPPING LEACH HEAP RICH ELECTROLYTE EW LOOP LEAN ELECTROLYTE EW CELLS CATHODES . 999 % Cu .50 gpl Cu PLS ELECTROWINNING CELLS Cu PLATES (CATHODES) 99.2-0.5% Cu RAFFINATE RAFFINATE POND DUMPS PLS PLS TWO-STAGE CRUSHING SX PLANT FEED POND 3 gpl Cu AGGLOMERATION ROTARY DRUM SOLVENT EXTRACTION MIXER-SETTLERS RAFFINATE 0.3 gpl Cu ACIDIC SOLUTION ELECTROLYTE LEACHING PAD 40 .14 LEACHING SX-EW OPERATIONS MAKE UP ACID STOCKPILE 1. - Teoría y fundamentos del proceso SX .Dispersiones estables -Degradacion de Extractantes .Reacción principal .15 II.Teoría básica . 16 Teoría y fundamentos del proceso SX. el ion cúprico que forma parte del sulfato de cobre de la fase acuosa acidulada. reacciona con el extractante formando un nuevo compuesto organometalico insoluble en la fase acuosa y totalmente soluble en la fase orgánica. • De esta manera se produce un intercambio ionico que mantiene en equilibrio el sistema liberando ácido de acuerdo a la estequiometria del sistema. • Para el caso del cobre. . 17 …. • Extracción : La solución acuosa impura que proviene de la lixiviación con baja acidez para favorecer el intercambio ionico es contactada en mezcladores con la fase orgánica descargada (con bajo contenido de cobre). • Para que ocurra el proceso de SX de acuerdo al intercambio ionico y la química asociada debemos realizarla en dos etapas fundamentales.. como consecuencia de la baja acidez de la fase acuosa la reacción se desplaza hacia la derecha generando dos nuevos productos • Orgánico Cargado: que es la nueva fase orgánica que contiene . Este orgánico es devuelto al sistema formando un circuito cerrado. pero a la vez.54 g/l de ácido en la fase acuosa. se ha incrementado en ácido libre. manteniendo el nivel de impurezas. Esta solución de acuerdo a sus características se retorna a la lixiviación. • El elemento metálico. se regenera 1.. . • Refino: fase acuosa que ha entregado gran parte de su contenido de cobre. • De acuerdo a la estequiometria de la reacción por cada 1 g/l de cobre que se transfiere al orgánico.18 …. vale decir.. • Reextraccion : El orgánico cargado obtenido en la etapa anterior se contacta con electrolito que retorna de la electroobtención a SX. el cobre de la fase orgánica es transferido a la fase acuosa que en este caso es el mismo electrolito. por su condición de alta acidez se produce la reacción inversa de reextraccion.. .19 …. • Orgánico Descargado: La fase orgánica con una mínima cantidad de cobre y que es retornada a la etapa de extracción para iniciar un nuevo ciclo. • Electrolito Rico: Solución con alto contenido de Cu que es enviada a la Electro-obtención para depositar el cobre. A partir de esta reacción se generan dos nuevas soluciones. • Permite la purificación y concentración del cobre independiente del contenido de impurezas y su concentración. • Tiene costos de producción atractivamente bajos.20 Características relevantes del proceso SX. como son los cátodos electro-obtenidos. • Permite obtener una producto de muy alta pureza química y física. . • Permite el tratamiento de soluciones con bajas concentraciones de cobre. 21 Características relevantes del proceso SX. • Permite manipular grandes caudales de soluciones sin complicar la operación. • Es una tecnología limpia que cumple con todas las regulaciones ambientales que son exigidas en la actualidad. • Permite recuperar otros metales valiosos desde la fase acuosa utilizando extracción selectiva con otras etapas. . S04-2)ac + 2(R . • La reaccion principal es: • ( M+2 . • (Cu+2 + SO4-2)ac + 2(R-H)org.H)org.22 Reaccion Principal. R2-M + H2SO4 R2-Cu + H2SO4 . . • .23 . . • .24 . 25 Botaderos y Planta . 26 Fase Orgánica •Extractante •Solvente •Modificador de Fases . 27 Propiedades y características de los extractantes. . • Extraer cobre en forma selectiva desde la solución acuosa que además contiene otros elementos contaminantes. • Ser altamente soluble en solventes parafinicos. • Debe tener una alta cinética de extracción y reextraccion. • Extraer y reextraer cobre en condiciones que sean compatibles con el proceso anterior y posterior a la Sx. • Ser estable químicamente en las condiciones en las condiciones que opera el circuito de Sx. • Debe ser costo aceptable. ..28 …. • No debe promover emulsiones estables. • Debe tener buenas propiedades de físicas de separación de fases. • Debe ser insoluble en la fase acuosa de extracción y reextracción. • .29 . . 30 . 31 . . • . 32 . • . . requieren de un solvente para llevarlo a la concentración requerida. . el que debe cumplir las siguientes condiciones: • Químicamente estable en las condiciones que opera el circuito Sx. • Los extractantes orgánicos por su alta viscosidad y para darle las características adecuadas en la transferencia química de cobre en Sx.33 Propiedades y características de los solventes. • Solubilizar totalmente al extractante y al complejo metálico. • Baja viscosidad y densidad • Insoluble en la fase acuosa de extracción y reextraccion. Esto se consigue adicionando algún solvente hidrocarburado. • No promover emulsiones estables.34 …. • Baja tasa de evaporación en el medio que se trabaja.. • Alto punto de inflamación ( mayor a 70 C) • Costo aceptable • Facilitar la transferencia de cobre y el comportamiento de separación de fases . • Cumplir con los estándares de separación de fases. • Los modificadores de equilibrio son compuestos orgánicos polares normalmente alcoholes de cadena larga como el Nonylfenol. los modificadores actúan debilitando la fuerza extractiva de las aldoximas. • Se utiliza una cierta cantidad de modificador para mejorar la reextraccion del complejo cúprico sin alterar la fuerza extractiva. tridecanol y éster.35 Propiedades y características de los modificadores. • El uso de modificadores de equilibrio genera problemas físicos secundarios a su principal objetivo. como : . 36 Rol del Modificador de fases . 37 Rol del Modificador de fases . • Incremento en la generación de borras.38 Propiedades y características de los modificadores. • Efecto de degradación en el extractante. • Incremento en los atrapamientos O/A y A/O • Disminución de la selectividad Cu/Fe • En algunos casos afecta el revestimiento en decantadores. . • Aumento de la viscosidad de la fase orgánica. Alta tasa de degradación hidrolitica • Aldoxima mas Ester • .39 Generalidades con respecto a los modificadores. • Aldoxima mas Tridecanol • .Alta tasa de degradación hidrolitica • Aldoxima mas Cetoxima (como modificador) • .Moderada degradación hidrolitica .Moderada Selectividad Cu/Fe • .Alta selectividad Cu/Fe • .Alta Selectividad Cu/Fe • . . Requiere mayor concentración de ácido para una eficiente reextraccion. Extraen cobre con alta eficiencia a pH menores a 2. o bien. Altamente soluble en solventes normales. Alta selectividad Cu/Fe al operar a pH inferiores a 2. Adición de cetoxima produce efecto de modificador.40 Propiedades de la Aldoximas • • • • • • • • • • Extraen cobre fuertemente desde las soluciones de lixiviación. Tienen mayor capacidad de carga que las cetoximas Alta cinética de extracción y reextraccion. Tiene buenas condiciones físicas de separación de fases. la adición de modificador de equilibrio. Bajos atrapamientos de acuoso en orgánico. 41 Propiedades de las Cetoximas • Extraen cobre modernamente desde las soluciones de lixiviación. . • Excelente estabilidad física y química. • Alta cinética de extracción y reextracción. • Requieren menor concentración de ácido en la reextracción comparado con las aldoximas. • Tienen menor capacidad de carga que las aldoximas. • Extraen cobre con alta eficiencia con pH alrededor de 2. 42 Propiedades de la mezcla AldoximaCetoxima • La combinación entre extractantes puros del tipo aldoxima con cetoxima resulta en las siguientes características. • Menor tasa de formación de borras que los reactivos que usan modificador. • Buena estabilidad físico.químico. . • Extraen cobre fuertemente desde las soluciones de lixiviación. • Buenas condiciones físicas de separación de fases. • Alta cinética de extracción y reextraccion. • Excelente selectividad Cu/Fe • La cetoxima produce un efecto de modificador de equilibrio resultando una buena reextraccion. . la transferencia de cobre corresponde a.Cu/día • c) Transferencia de cobre en orgánico: Corresponde a la diferencia entre la concentración de Cu en orgánico cargado y descargado • Ejemplo: Cu+2 OC = 10.2 g/l y Cu+2 OD = 3.0*24/1000 = 163. debiera corresponder un valor equivalente al balance por soluciones acuosas.59 g/l.2 .0 g/l • b) Transferencia de cobre en extracción: Corresponde al corte de cobre en extracción por el flujo de PLS ingresado a SX. • Ejemplo: Para un caudal de 850 m3/hora.2 ton.59 = 6.5 = 8. 850*8. la transferencia para este caso es de : 10.5 g/l • Corte de Cu = 8.5 .0.61 g/l • Al multiplicar la transferencia de cobre en orgánico por el caudal de orgánico ingresado a SX.3.5 g/l y Cu+2 refino = 0.Cálculos básicos en Sx 43 • a) Corte de Cobre en extracción: Se define como la diferencia de concentración de cobre entre el PLS y refino • Ejemplo: Cu+2 PLS = 8. el corte de Cu en reextraccion corresponde a :47 . • Ejemplo: Cu+2 ER = 47 g/l y Cu+2 EP = 31 g/l.Cálculos básicos en Sx 44 • d)Transferencia neta de cobre: Se define como la capacidad del orgánico para transferir cobre a partir de su concentración de extractante. determinado por las tres fases mencionadas: PLS/Refino.Agotado .neta es de 6. • T. • f) Balance de cobre en Sx: Corresponde al cobre fino ingresado a Sx. la T.Neta = Corte de Cu en orgánico/% Extractante • Ejemplo: Si la concentración de extractante en la fase orgánica es de 22% MOC 55TD.30 g/l*1% v/v • e) Corte de cobre en reextraccion: Corresponde a la diferencia de concentración de cobre entre el electrolito rico y agotado en Sx. debiera corresponder al cobre fino determinado en el balance de extracción y de orgánico.Cargado/Org.rico/E.61 g/l/22 = 0. Org.31 = 16 g/l • Al multiplicar el flujo de electrolito ingresado a SX por el corte de cobre en reextraccion.Descargado y E. Cu OD) • O/A Reextraccion = (Cu ER .Cu Refino)/(Cu OC .Cu OD) .Cu en OD)/Cu en OC*100. (8.2*100 = 64. en el ejemplo anterior la eficiencia corresponde a.Cu EP)/(Cu OC .Extracción= (Corte de Cu)/(Cu PLS) *100 .59)/10.Cálculos básicos en Sx 45 • g) Eficiencia de extracción: Se define como la razón entre el cobre transferido en extracción y el cobre alimentado en el PLS: • Ef. en el caso anterior la eficiencia de reextraccion corresponde a. (10.8% • i) Razón O/A global analítica : Se determina a través del balance de cobre en soluciones. • O/A Extracción = (Cu PLS .23.0/8.1% • h) Eficiencia de reextraccion: Se define como la razón entre la transferencia de cobre en el orgánico y la concentración de cobre en el orgánico cargado • Ef.5) *100 = 94.Reextraccion= (Cu en OC . Contaminación A/O .Contaminación O/A .46 Dispersiones estables en SX .Borras formadas en Sx . • En ocasiones se generan dispersiones estables que no tienen buena separación de fases. pero luego se requiere una buena separación de fases. con el mezclamiento se genera una dispersión de ambas fases que facilita la transferencia química.47 Dispersiones estables en Sx • La operación de mezclamiento es el requisito básico para obtener la reacción de intercambio ionico. flotando sobre la fase orgánica . o bien. en el proceso de Sx se pueden identificar tres clases de dispersiones estables: • a) Borras que se acumulan en la interfase orgánico/acuoso en los decantadores. que nos permite purificar y concentrar el elemento metálico. 48 Dispersiones estables en Sx • B) Contaminación de orgánico en acuoso. . En ambos casos representa una perdida de extractante. produciendo contaminación de cátodos y arrastre vía refino a las pilas de lixiviación. lo que representa contaminación de impurezas al electrolito desde extracción a reextraccion y aumento de ácido en refino y perdidas de insumos desde reextraccion a extracción. • C) Contaminación de acuoso en orgánico. 49 Dispersiones estables en Sx Contaminacion O/A . refino o electrolito.Si la cinética lo permite detener agitadores auxiliares • . previo a su reintegro a planta SX • Evitar formación excesiva de borra ya que es un poderoso emulsificador de las soluciones y cambios de continuidades.Utilizando picket fence en decantadores • . Dentro de las formas usuales de controlar estos arrastres tenemos: • . • .Realizar tratamientos regenerativos con arcilla a orgánicos recuperados. • . .Operando con el flujo especifico nominal de decantación. son microgotas de orgánico que no coalescieron en los decantadores y que son transportadas en la fase acuosa respectiva.Manteniendo en optimas condiciones físico-química la fase orgánica.50 Formas de Prevenir los arrastres O/A • Los atrapamientos de orgánico en acuoso.Operar las etapas E2 y S1 en orgánico continuo • .Evitar sobreagitacion en mezcladores • . se tienen: • • • • • • • • a) Post decantadores de refino y electrolito b) Desde piscina de refino c) Coalescedor Pacesetter d) Columnas de flotación e) Filtros de electrolito f) Filtros Chuqui . .Demister g) Estanque de electrolito rico h) Celdas scavenger en Ew.51 Formas de remover los atrapamientos O/A • Entre los métodos de remoción de orgánico desde las soluciones acuosas. 52 Características principales • • • • • • Post Decantadores: a) Equipos de alta inversión b) Eficiencias entre 35 a 45% c) Equipo complementario para remoción final d) Optimización con malla coalescedoras e) Mangueras con microporos favorecen remoción • • • • • • Columnas de flotación a) Equipos de alta inversión b) Eficiencias de remoción 50 a 60% c) Requiere regulación de presión y caudal de aire d) Equipo complementario a remoción final e) Alimentadores tipo “Sparjet” mejoran distribución de aire . ya que existen perdidas cuando se realizan los retrolavados .53 Características principales • Filtros Granate-Antracita: • a) Equipos presurizados de acero inoxidable • b) Requiere bastante instrumentación para operación automática • c) Equipos de alta inversión • d) Alto costo de manutención • e)Eficiencias sobre 95% para alimentación de orgánico/acuoso inferior a 20 ppm. la eficiencia tiende a disminuir • g) Se debe mantener alturas adecuadas de los medios filtrantes. • F) En la medida que aumenta la concentración de orgánico en acuoso. 54 Filtro Granate .Antracita . f) Reducción en consumos de aire y agua g) Alta disponibilidad de Equipo h) Alta eficiencia para un amplio rango de concentraciones de arrastre de orgánico.Demister: • • • • • • • • • • • • a) Menor costo de inversión b) Menor costo de operación c) Operación simple y bajo requerimiento de automatización d) Bajo requerimiento de mantención e) Retrolavados con menor frecuencia. I) No se generan perdidas de electrolito j) Alimentación gravitacional k) Alimentación directa desde reextraccion l) Materiales de construcción de bajo costo .55 Características principales • Filtros Chuqui . Filtro Chuquicamata 56 . 57 Dispersiones estables en Sx Contaminacion A/O . desde extraccion a reextraccion y viceversa. Dentro de las formas de prevenir esta contaminación tenemos: • a) Operar con flujo especifico de decantación de acuerdo a diseño. . ya que es un poderosos emulsificador • h) Evitar ingreso de aire a mezcladores.58 Formas de prevenir los arrastres A/O • Los arrastres A/O son microgotas de acuoso que no coalescieron en los decantadores y que son transportadas por el orgánico. • b) Uso de picket fence en decantadores • c) Evitar sobreagitacion en mezcladores • d) Si la cinética lo permite detener agitadores auxiliares • e) Mantener las condiciones físico-químicas de la fase orgánica con tratamientos regenerativos de arcilla • f) Disminuir ingreso de sólidos a Sx • g) Evitar formación excesiva de borra. • k) Evitar retornar orgánico recuperado sin tratamiento regenerativo con arcilla al circuito comercial de Sx .59 …… • i) evitar el uso de aditivos químicos en las soluciones acuosas. ya que. ya que. reducen la tensión interfacial orgánico/acuoso afectando en la separación de fases • j) Evitar el uso de modificadores de fases. tienden a solubilizarse parcialmente en la fase acuosa. 60 Formas reducir los arrastres A/O • Los arrastres de acuoso en orgánico se pueden eliminar o reducir mediante alguna de las siguientes alternativas: • a) Mallas empacadas con elementos coalescedores en los decantadores • b) Coalescedores tipo Chuqui • c) Etapa de lavado en la configuración de planta • d) Estanque de orgánico con baffles internos • e) Estanque de orgánico tipo decantador • f) Lavado dentro del decantador • g) Coalescedores electrostáticos . debe mantenerse limpio y exento de sólidos • f) Manteniendo el flujo especifico nominal de orgánico.61 Formas reducir los arrastres A/O • Dentro de los equipos mas utilizados se encuentra el Coalescedor Chuqui. sin perdidas adicionales de orgánico • e) El lecho empacado incide directamente en la eficiencia de remoción de acuoso. se alcanzan altas eficiencias de retención de acuoso • g) Alto tiempo de residencia . ya que implica menor costo de capital y menor costo de operación. sus características principales son: • a) No requiere de agua desmineralizada para el retrolavado • b) Instalación simple y de fácil operación • c) Alta eficiencia de remoción de acuoso • d) El acuoso removido puede ser retornado a la etapa de extracción. 62 . 63 Influencia de los altos arrastres de acuoso en orgánico en planta SX. • Una planta de extracción por solventes presenta dos vías de arrastre de acuoso en orgánico: Operando en orgánico continuo y por traspaso de borras, los efectos que presentan los altos arrastres de acuoso en orgánico en cada etapa del proceso son: • Extracción, E1 (Salida de orgánico) • Descarte adicional de acuoso desde unidades coalescedoras o desde el estanque de orgánico cargado, para mantener cierto control en el traspaso de impurezas. • Operación anormal en niveles de estanques y vertederos de orgánico. • Se requieren Equipos adicionales para descartar acuoso. 64 …… • Lavado de Orgánico (Salida de orgánico) • Mayor descarte de solución de lavado para mantener las concentraciones apropiadas o concentración máxima de la impureza que controla el sistema. • Mayor reposición de agua desmineralizada para mantener niveles normales de operación. • Reposición adicional de ácido para mantener una concentración adecuada en la solución que permita una buena separación de fases. 65 …….. • Reextraccion (Salida de orgánico) • Perdidas de cobre, ácido y aditivos por el electrolito que pasa a extracción (Desde S2 a E2) • Disminución de la eficiencia en extracción por el aumento de acidez que produce el electrolito que llega a la fase acuosa. • Contaminación con impurezas desde el orgánico cargado. • Reposicion adicional de ácido para mantener una concentración apropiada de ácido en el electrolito para una buena reextraccion. • . • Riesgo de contaminación de cátodos • Aumento del potencial en caso de tener Mn. . • Riesgo de oxidación del extractante en el caso de tener manganeso.. • Mayor reposición de agua desmineralizada para mantener niveles de normales de operación. • Perdidas netas de sulfato de cobalto y aditivos. • Baja eficiencia de corriente en el caso de ingreso de fierro. Electro-Obtención • Mayor descarte de electrolito para mantener bajo control los niveles máximos permitidos de la impureza limitante.66 ……. • Riesgo de corrosión de las placas de acero inoxidable (cloro). 67 Dispersiones estables en Sx Formacion de Borras . 68 Borras formadas en Sx . 69 Borras formadas en SX • Dispersión estable formada por las fases orgánica y acuosa estabilizada por sólidos en suspensión o sólidos coloidales (Sílice coloidal) • La borra formada emulsificador. es un poderoso • Produce viraje de continuidades de fases . sus productos de degradación y contaminantes externos • La incorporación de compuestos tensoactivos en el sistema • El ingreso de aire a mezcladores decantadores • La presencia de elementos hidrolizables a la acidez del sistema • La precipitación de complejos organometalicos de baja solubilidad en la fase orgánica • El grado de agitación • La continuidad de fases • El uso de floculantes en el proceso • El traspaso de borra entre las etapas • El contenido de Sílice coloidal .70 Causas que inciden en la formación de Borra en Sx • La naturaleza y concentración de sólidos en la solución PLS y electrolito agotado • Las características del extractante y diluyente. fase orgánica. sólidos y eventualmente aire atrapado. la composición típica corresponde a: • Orgánico : 50 a 70 % • Acuoso : 25 a 40 % • Sólidos : 5 a 10 % • Tasas de formación en condiciones normales 0.15 a 0.30 lts/m3 PLS .71 Características típicas de Borra en Sx • Normalmente la borra esta constituida por una intima mezcla de fase acuosa. 72 Traspaso de Borras entre etapas (Corrida de Borra) • Ocurre en aquellas etapas que operan en acuoso continuo • La borra traspasada tiene gran capacidad de virar etapas que operan en orgánico continuo • Genera mayores cantidades de crud el cual vuelve a traspasarse a la etapa siguiente • Se genera una reacción creciente. al no tomar las acciones oportunas puede emulsificar toda la planta . .W • Mantener buena calidad de fase orgánica con tratamiento regenerativo con arcillas.73 Opciones para la prevención y control de la borra • Control riguroso de los sólidos alimentados en PLS desde la lixiviación • Emplear floculante compatible con la fase orgánica utilizada • Control de calidad riguroso del diluyente • Operar todas las etapas en orgánico continuo • Implementar agua lluvia en sector cercano a vertedero de orgánico en etapas E1. E2. Mayor eliminación de sólidos y natas vía refino .74 Efecto de la continuidad de fases en el control de la borra • Continuidad Acuosa : • .La borra tiende a dispersarse flotando sobre la fase orgánica • Continuidad Orgánica : • • • • • .Menor eliminación de sólidos y natas vía refino • .Borra formada es mas compacta estabilizandose en la interfase .Etapa E2 actúa como etapa limpiadora .Menores tasas de formación de borra .La remoción de borra es mas eficiente y controlada .Mayores tasas de formación de borra • . Causas .75 Degradacion de Extractantes .Efectos . . pero en ambos casos son mayores a las cetoxima.76 Causas que afectan la degradación de los extractantes • Los incrementos del nivel de tridecanol en cualquier mezcla de extractante se traduce en un incremento de la tasa especifica de degradación hidrolitica de las oximas. • Las Nonylaldoxima y las dodecylaldoximas presentan tasas de degradación parecida entre si. • Contactos locales prolongados del orgánico con soluciones fuertemente ácidas y temperaturas sobre 45 C aceleran la descomposición de las oximas. 77 Causas que afectan la degradación de los extractantes • El uso de modificadores de equilibrio como ester y tridecanol afectan incrmentando la tasa de degradacion • Los incrementos del nivel de tridecanol en cualquier mezcla de extractante se traduce en un incremento de la tasa especifica de degradación hidrolitica de las oximas. . el índice de degradación para el extractante no debe exceder un 10% v/v”. • Deterioro de las propiedades físicas de separación de fases entre el acuoso y orgánico. • “ En circuitos que operan con temperaturas normales ( 5 a 25 C) y nivel de acidez libre adecuado en el electrolito.78 Efectos de la degradación del extractante • Los efectos que hacen sospechar que se puede estar frente a una situación de alto nivel de degradación de la oxima en el inventario de orgánico son: • Reducción de la capacidad de transferencia de cobre en las soluciones. . 79 . Procesos Auxiliares .80 III .Tratamiento de Borras .Tratamiento de Orgánico -Reducción de Potencial Redox . Dentro de estas operaciones se destacan: • • • • • Tratamiento de la borra Tratamiento de orgánico recuperado Tratamiento de inventario de orgánico Reducción de potencial Redox Limpieza de Electrolito previo a Ew . sin embargo son esenciales por la incidencia que tienen en la obtención de buenos resultados operacionales y para alcanzar un producto de alta calidad.Procesos Auxiliares 81 • Dentro del proceso de Extracción por solventes existen otras operaciones anexas que no inciden directamente en el intercambio ionico de Sx. Filtración • .82 Tratamiento de Borra • Existen 4 métodos principales que se aplican para la recuperación del orgánico contenido en la borra: • .Ruptura mecánica • .Agitación con guarfloc .Centrifugación • . • La Eficiencia de estos Equipos varia entre 85 y 90% dependiendo de la composición de la borra y del tipo de centrifuga utilizada. . esta emulsión estable constituida por 30-40% de acuoso. posteriormente es bombeada a una centrifuga horizontal o vertical donde se separan los componentes por la acción de la fuerza centrifuga.…… 83 • A) Centrifugación: • La borra extraída se recibe en un estanque provisto de un mecanismo de agitación con la finalidad de mantener una alimentación homogénea. 55-60% de orgánico y 5-10% de sólidos se rompe siendo posible la recuperación de la fase orgánica. Centrifuga vertical 84 . 85 Tratamiento de Borra • Desventajas de las Centrifugas: • • • • • Alta inversión Altos costos de operación Problemas con borras de alto contenido de sólidos Altos requerimientos de limpieza y mantencion Disminución de la capacidad de tratamiento . 86 ….. • B) Filtración • De todas las alternativas es la menos utilizada • El proceso depende de las características iniciales de la borra • Telas filtrantes tienden a colmatarse bajando su eficiencia de filtración • Aplicación industrial se obtiene en la División El Teniente de Codelco y en planta de Cátodos de Escondida Coloso ….. 87 • B) Ruptura Mecánica • El tratamiento consiste en romper la emulsión estable mediante agitación vigorosa de un volumen predeterminado de borra con una volumen 1,2 a 1,5 de solución orgánica limpia. • Se agita en continuidad orgánica durante 30 a 120 min. • Decantación entre 2 a 4 horas • Descarte de acuoso con sólidos en suspensión • Recuperación del crud secundario para nuevo tratamiento • Tratamiento del orgánico recuperado con arcillas activadas • Eficiencia global varia entre 92 a 96% 88 89 Características relevantes de la ruptura mecánica Menor inversión Bajos costos de operación Gran simplicidad en la operación No requiere excesiva instrumentación No tiene limitaciones en materiales de construcción para plantas con altos contenidos de cloro y nitrato en PLS • Mínimo requerimiento de mantencion • Puede ser combinado con adición de Guar • En División Salvador de Codelco esta combinación ha resultado en alta eficiencia de recuperación de orgánico • • • • • . ya que permite una limpieza del sistema . o bien E2 a E1 • Siempre existe el riesgo de un cambio de continuidad a acuoso continuo.3) • El traspaso de borra se efectúa mediante una paleta a través del vertedero de orgánico • Normalmente se opera desde la etapa S a E2. esto justifica realizarlo en la etapa E2. generando grandes arrastres o emulsificacion de las fases • Cuando se rompe la borra se produce un efecto de autolimpieza.90 Ruptura en Mezcladores de Sx • En condiciones de continuidad orgánica se puede realizar una ruptura controlada • Se debe operar con altas razones O/A (>1. Combinación Sugerida en la operación de planta Sx 91 • Operar en continuidad orgánica todas las etapas • Realizar autolimpieza controlada in situ cuando la situación lo requiera • Ruptura mecánica para borra extraída desde decantadores • Centrifugación de borra secundaria • Restauración de propiedades física-químicas de orgánico recuperado y orgánico obtenido en forma externa al circuito Sx . .Disminución de la tensión interfacial • .Aumento del tiempo de separación de fases • .92 Tratamientos regenarativos de orgánico • Durante la operación continua de una planta Sx el inventario de orgánico esta expuesto a una serie de contaminaciones que en forma gradual afectara en sus condiciones físico-químicas. los efectos principales que causa un orgánico contaminado son: • .Reducción en la cinética de extracción • Los efectos se traduce en mayores arrastres de orgánico en acuoso y una reducción en la transferencia de cobre • Cuando se detecta la presencia de algún elemento contaminante o algún producto derivado de la degradación del reactivo es conveniente realizar un proceso regenerativo para restaurar sus propiedades. 93 . 9996 % Certified LME and COMEX Producer Grade A Cathode .94 Cathode Purity = 99.