Recursos EvaporíticosMET-226 UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA METALURGICA INFORME LABORATORIO N° 2 CRISTALIZACIÓN FRACCIONADA Estudiante: Docente: Materia: Fecha: Univ. Chavez Velasquez Jorge Luis. Ing. Juan Carlos Montenegro Bravo. Recursos Evaporíticos (MET 226) La Paz, 3 de julio de 2013. Univ. Chavez Velasquez Jorge Luis las especies químicas (aniones y cationes) en solución son muy variadas. Silvinita. 2. OBJETIVO GENERAL. Determinar las condiciones en laboratorio para la precipitación de las sales y el enriquecimiento de en la salmuera. esto es.2. dejando al final una salmuera rica en iones cloruro y litio 1. dejando al final una salmuera rica en iones cloruro y litio. Univ. Eliminación de todos los iones de la salmuera. Requiere obtener (a través de evaporación solar) de altas concentraciones de Li. mediante CRISTALIZACION FRACCIONADA. Carnalita y Bischofita. Obtener cristales de Halita. Se puede decir existen tres grandes categorías de procesamiento de las salmueras para la producción del litio: El proceso clásico en campo de los cloruros Proceso experimental en el campo de los sulfatos El proceso de adsorción selectiva EL PROCESO EN EL CAMPO DE LOS CLORUROS Eliminación de todos los iones de la salmuera. y remover todos los iones de Mg2+. OBJETIVOS ESPECIFICOS. consta de una única fase. 1. Se precipita además previamente todo el B y el Na. Ca2+ y SO4= del proceso. por lo que pueden precipitar una gran variedad de sales. No obstante. Chavez Velasquez Jorge Luis . Existen diferentes tipos de procesamiento de salmueras y están en función del elemento o producto a obtener. OBJETIVOS. para evitar su co-precipitación con el Li2CO3. FUNDAMENTO TEÓRICO.1. la solución acuosa.Recursos Evaporíticos MET-226 CRISTALIZACIÓN FRACCIONADA 1. Este sistema salino es inicialmente homogéneo. mediante CRISTALIZACION FRACCIONADA. PRECIPITACIÓN DE SALES La circulación de agua por capilaridad o gravedad en los edificios transporta igualmente los iones en solución. no es una solución sólida). K: Donde los corchetes indican las concentraciones de las distintas sustancias. La reacción que gobierna la disolución/precipitación de la sal puede simplificarse como sigue: Donde y son la especies catiónica y aniónica. tales como la temperatura. Cuando la solución acuosa está saturada en la sal CA. en solución acuosa y es la sal sólida. presión. humedad relativa. Chavez Velasquez Jorge Luis . sino que vienen descritas por la constante de equilibrio. En esta figura puede apreciarse que la solubilidad aumenta al aumentar la temperatura para la mayoría de las sales. Si la sal es pura (i. respectivamente. por lo que la constante de equilibrio queda: Este producto también se denomina producto de solubilidad. La Figura se muestra las curvas de solubilidad en equilibrio para distintas sales en función de la temperatura. Univ. concentración de otras especies.. pH. la concentración de la especie es igual a 1. para las especies químicas que forman la sal. etc. El valor de la constante de equilibrio depende de un gran número de variables. denominada de saturación. m y p son los moles de cada especie que intervienen en la reacción.Recursos Evaporíticos MET-226 La precipitación de una sal en un sistema multi-componente se produce cuando se alcanza una determinada concentración.e. las concentraciones de las especies y en solución no son cualesquiera. y n. la cantidad de magnesio complica el sistema y hace inobjetable la adopci6n de técnicas especiales para el tratamiento de la salmuera.4/1 de Atacama y 1. Por tal motivo. se realiza a partir de hidr6xido de calcio en mezcla líquida o la llamada "Lechada de cal". su valor: 14-20/1 frente a 6. La relaci6n magnesio/litio en Uyuni es la más alta de las salmueras en que es· explotado el litio.UU. Este reactivo.). Chavez Velasquez Jorge Luis . Univ. proviene de la reacción de óxido de calcio o "Cal Viva" con agua: Encalado. la separación de magnesio en medio básico (obtenci6n de magnesio del agua de mar). de muy fácil obtenci6n por su abundancia y bajo costo.5/1 en Silver Peak (EE.Recursos Evaporíticos MET-226 PROCESO SALMUERA UYUNI Eliminación de Sulfatos: Precipitación de Halita: Precipitación de Silvinita: Precipitación de Carnalita: Precipitación de Carnalita Artificial: Precipitación de Bischofita: Solución rica de LiCl • Eliminación de Sulfatos (encalado) Preparación de la lechada Usualmente. debido a la diferencia de solubilidad entre el y el reaccionan rápidamente con los iones .Recursos Evaporíticos MET-226 La abundancia del ión magnesio en Uyuni. ya que el es uno de sus Los oxhidrilos liberados por la lechada de cal. naturalmente las especies concentradas en el proceso de evaporación se diluyen en la misma proporción y es necesario concentrarlas nuevamente por evaporación del agua introducida en la lechada. quien en solución se desliga del oxhidrilo que precipita ligado al magnesio de acuerdo a la reacción: Y los cationes reacción: reaccionan con los aniones precipitando de esta manera como según la Cuando se mezcla la lechada de cal con la salmuera concentrada. Chavez Velasquez Jorge Luis . Una vez que la salmuera está exenta de sulfatos y con una eliminación parcial del catión magnesio es que se procede a la cristalización fraccionada. la salmuera se satura en calcio. Precipitación de Halita Precipitación de Silvinita Precipitación de Carnalita Precipitación de Bischofita Solución rica en Litio y Cloro para obtención de Li2CO3 Univ. como hidróxido. casi igual a la de potasio hace que este elemento no pueda ser separado óptimamente con un simple proceso de evaporaci6n sin perjudicar el rendimiento en recuperaci6n de Litio Esta separación puede darse precipitando el compuestos menos soluble. al ocurrir aquello. pueden atrapar más fácilmente un electrón o un anión que el . Por otra parte. se incrementa el volumen total. Recipiente de 5 litros. 5.Recursos Evaporíticos MET-226 3. Papel filtro. mediante secado el % de salmuera ocluida 4. pasar la salmuera residual a otro recipiente y seguir con la evaporación f) Determinar pérdida de peso (vaporación) hasta aprox. Agua y cal. REACTIVOS Salmuera de pozo del salar de Uyuni.2 Tabla 1. Determinar la pérdida de peso ( evaporación) hasta llegar a un 30% del inicial. Bandejas para evaporación. EQUIPOS y MATERIALES. Agitador Magnético. en la cual empieza a precipitar la silvinita. a) b) c) d) e) Preparación de la lechada. MATERIALES. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL. Un 30 % momento antes que la carnalita empieza a precipitar luego realizar una decantación y la salmuera residual debe ser llevado a otro envase para continuar con la evaporación y precipitación de la carnalita g) De cada una las sales obtenidas determinar. Chavez Velasquez Jorge Luis . Termómetro.33 70 101.1 202. Filtro al vacío. EQUIPOS. Añadir la lechada a la salmuera para producir el encalado.24 2.01g. Bomba de vacío. DATOS ADQUIRIDOS. Manguera. Preparación de la Lechada Univ.. Valores para la preparación de la lechada: 4 1. Balanza con precisión de 0. Someter a evaporación la salmuera ya encalada. Llegar una precipitación primero con halita. 0 32.0 18.5 33.0 26. Recipientes.4 Tabla 8.2 34.Recursos Evaporíticos MET-226 Preparación de la lechada: 101.5 171.8 Tabla 4.5 15.0 14. 177.9 12.5 32.8 7 Tabla 3.5 54.2 3191.8 176.7 450 10 Tabla 2. 178.0 21.2 y Evaporación para la Cristalización de Halita Muestra 1. Sedimentación: Encalado: 1.5 27.7 Tabla 6. Sedimentación de 3.0 32.5 34. Encalado 442. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 3. Chavez Velasquez Jorge Luis . Muestra 2 Univ. Separación Solido Líquido Muestra 1.2 485.1 202.7 33.0 Tabla 5.8 178. Muestra 1 : Muestra 2.233 4932.0 21. Separación Solido Líquido Muestra 2.6 177.1 2829.0 9.5 34.5 30. Recipientes.9 155. Lechada Separación sólido-líquido: 384.2 Tabla 7.5 9. 6 642.4 611.5 Miércoles 22 de Mayo 1766.6 772.0 201.4 Tabla 11.4 189.7 186.2 1588.9 Jueves 23 de Mayo 1633. 1560.1 Jorge Tabla 12.2 647. CÁLCULOS Y RESULTADOS.4 616. Chavez Velasquez Jorge Luis .2 Jueves 23 de Mayo 1659.5 1559. Muestra 1 6.6 Viernes 31 de Mayo 14:30 p. 1567.8 980.1 Viernes 17 de Mayo 2099.m.0 190. Valores para la preparación de la lechada: [ ] Univ. Muestra 1 Cristalización de Halita : Lunes 3 de Junio (Cristalización Halita) 382.m. Muestra 2 317. Cristalización.8 Miércoles 22 de Mayo 1740.6 804.Recursos Evaporíticos MET-226 Una vez que se restaron las masas recipientes a sus correspondientes productos se tiene las masas sólo de la Salmuera. Muestra 2 Lunes 3 de Junio (Cristalización Halita) 368. Cristalización. 1543.5 Tabla 9.m.1 Tabla 10.8 193.5 191. Evaporación. agua y los lodos Viernes 17 de Mayo 2052.0 210.m.8 210.4 949.0 Viernes 31 de Mayo 12:00 p.3 Viernes 31 de Mayo 14:30 p. 1536.2 Viernes 31 de Mayo 12:00 p.7 185. Evaporación. Separación sólido-líquido: Muestra 1: Muestra 2: Univ. Chavez Velasquez Jorge Luis . tiene un valor de 7.3 [g] Para 4 litros de salmuera se tiene una masa de: El pH determinado. Encalado: Pesando en una balanza analítica 100 [ml] de salmuera se tiene una masa de 123.Recursos Evaporíticos MET-226 Incluyendo el exceso del 5%. tiene un valor de 10. Preparación de la lechada: El pH determinado. 5 Salmuera [g] 2052.4 1536.8 Tabla 14 % de Evaporación.4 1633. Chavez Velasquez Jorge Luis .5 1740.1 60.8 193. Lodos 12. Salmuera Agua 25.0 2200 2100 2000 1900 1800 1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 Taza de Evaporación Muestra 1 Evaporación [g] Salmuera Agua Lodos 50 100 150 200 Tiempo [horas] 250 300 350 Univ.7 611.5 Lodos [g] 210.6 1543.2 185.8 772. Evaporación Salmuera.Recursos Evaporíticos MET-226 Sedimentación: 0 0 5 H Salmuera libre [cm] 10 15 20 25 30 35 40 5 10 15 Sedimentación 20 25 30 35 40 45 50 55 Tiempo [min] Muestra 1 Muestra 2 Evaporación para la Cristalización de Halita Tiempo [horas] 1 120 144 336 338.8 949.0 616.9 190.6 Tabla 13.4 : Agua [g] 1559. Recursos Evaporíticos MET-226 Tiempo Salmuera Agua 1 2099.5 Tabla 16 % de Evaporación. Chavez Velasquez Jorge Luis . Evaporación Salmuera.90 Tabla 17.5 191.5 1560.6 804.65 59.1 16.7 338.1 Tabla 15.2 1588 120 1766.2 647.2 189 186. Salmuera Agua 25.6 642.5 Taza de Evaporación Muestra 2.03 Tabla 17.4 336 1567.7 7.8 980.2 6. 2200 2100 2000 1900 1800 1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 50 100 150 200 Tiempo [horas] 250 300 350 Evaporación [g] Salmuera Agua Lodos Cristalización de Halita : Cristalización Halita (Muestra 1) 368. Resultados Cristalización Halita Cristalización Halita (Muestra 2) 382.5 144 1659.26 156.3 Lodos 7. Resultados Cristalización Halita Univ.61 161. Lodos 201.0 16. El pH obtenido al realizarse el encalado fue de 7 y esto nos muestra que al añadir la lechada a la salmuera sí existe un cambió de pH Sedimentación: La sedimentación presentó el problema de tiempo ya que según la gráfica de sedimentación a los 50 [min] aún no se tenía un comportamiento constante y tanto el hidróxido como el sulfato correspondientes seguían en suspensión. DISCUSIÓN SE RESULTADOS Valores para la preparación de la lechada: Los valores empleados para realizar en cálculo de la cantidad de cal a añadir para preparar la lechada fueron brindados. Univ. es así que para el lunes 3 de junio se alcanza la evaporación del 30% de la salmuera.Recursos Evaporíticos MET-226 7. Chavez Velasquez Jorge Luis .5 horas teniendo como inicio el viernes 17 de mayo.1 gramos son los correctos y aseguran que precipite el sulfato de calcio y el hidróxido de magnesio. aunque éste último no lo hará en su totalidad. pero la temperatura prácticamente no varió nada. para el viernes 31 de mayo se tenía una evaporación aproximada del 25% en ambas muestras (una ligeramente mayor a la otra). es por esto que se dejó los recipientes por un lapso de 5 días hasta que se apreciaba bien ambas fases (sólido-Líquido). pero la temperatura varió 1 °C. se realizó la agitación por aproximadamente 15 minutos. y la evaporación del agua es mayor al 65%. es por ello que no representan dificultades y los 101. Separación sólido-líquido: La separación no tuvo mayores problemas ni pérdidas de salmuera ya que se la realizó con una bomba de vacío y se filtró rápidamente. Preparación de la lechada: Al preparar la lechada un punto importante a aprender fue la variación de temperatura que se tiene. ésta prácticamente se realizó en 410. se midió el pH en este punto y se obtuvo un valor de10 Encalado: Una vez que se preparó la lechada se añadió rápidamente ésta a la salmuera y de igual manera se vio si existían un cambio de temperatura. Los productos de ambas pruebas fueron depositadas en recipientes para poder determinar la taza de evaporación de salmuera y a la vez la salmuera ocluida o la cantidad de agua que aún tenían los lodos (hidróxido de magnesio y sulfato de calcio) Evaporación para la Cristalización de Halita : Se tuvo que esperar bastante para que se alcance una evaporación del 30% de la salmuera. BIBLIOGRAFÌA Juan Carlos Montenegro Bravo. Estos resultados son prácticamente iguales ya que la muestra de salmuera 2 fue ligeramente mayor en masa a la muestra de la salmuera 1. la muestra 1 alcanza un porcentaje mayor al 12% mientras que la muestra 2 alcanza un 7%. De la muestra 1 obtuvimos 368.0 [g] mientras que por la muestra 2 obtuvimos 382.5 horas. 8.7 [g] en la Muestra 2 concluyendo por estos valores que los lodos en las muestras son prácticamente iguales y su evaporación (salmuera ocluida) de la misma manera El tiempo aproximado que se empleó en la evaporación del 30% de la salmuera fue de 410.1 [g] de Halita cristalizada.Recursos Evaporíticos MET-226 La muestra 1 tiene un mayor porcentaje de salmuera ocluida que la muestra 2. Únicamente se logró la eliminación del ión sodio de la salmuera. Chavez Velasquez Jorge Luis . La Paz-Bolivia (2012). Debido a que no se logró controlar la evaporación en la segunda etapa de cristalización es que no se alcanzó cumplir con el objetivo general de la práctica 9. Recursos Evaporíticos. Cristalización de Halita : Al alcanzar el 30% de evaporación de la salmuera es que se deben separarse los cristales de Halita y salmuera para su posterior precipitación y cristalización de silvinita. Se obtuvieron 368.2 [g] de lodos en la Muestra 1 y de 161. precipitándolo como Halita en dos muestras para poder comprobar diferencias. Debido a que no se logró controlar la taza de evaporación en la siguiente precipitación es que no se tienen mayores datos para realizar el informe.0 y 382. Univ.1 [g]. El comportamiento de la evaporación en ambas muestras es prácticamente el mismo teniendo ligeras variaciones que no influyen de gran manera al proceso. CONCLUSIONES. Se logró la precipitación de 156. La halita cristalizada representa aproximadamente el 16% de la salmuera inicial y la cantidad de representan el 7 % de la salmuera junto con la lechada. El porcentaje que se tiene de Halita en la Salmuera inicial corresponde a un 16% y los lodos que corresponden al hidróxido de magnesio y al sulfato de calcio tienen un porcentaje del 7% de la salmuera.