UnidadIV_Extrac_Liquido-Liquido (1).doc

7/25/2019 UnidadIV_Extrac_Liquido-Liquido (1).doc

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EXTRACCIN LQUIDO-LQUIDO

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CAPTULO IV

EXTRACCIN LQUIDO-LQUIDO


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agregarse, y esto supone tener invertido un capital relativamente grande. stas

operaciones dan el producto separado en forma de una nueva solucin, que

contiene el disolvente agregado, y as ha de idearse un sistema de recuperacin

del disolvente, lo que a su ve* supone incurrir en gastos. +ay prdidas inevitables

de disolvente, que habr# de reeempla*arse. , por -ltimo, siempre existe el riesgo

de contaminacin del producto final por una sustancia que, normalmente, no es

de esperar le acompa&e.

%uesto que el disolvente agregado es qumicamente distinto de la me*cla a

cuya separacin se va a proceder, hay oportunidades de conseguir separaciones

no usuales y a veces extraordinarias.

La extraccin en fase lquida, al igual que todas las dem#s operaciones de

transferencia de masa, encuentra usos en el laboratorio, en peque&a escala, y en

la industria, en gran escala. n el laboratorio, la extraccin en fase lquida se usa

directamente para evaluar aspectos tcnicos y econmicos de la operacin

industrial.

4.2EQUIPOS DE EXTRACCIN.

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4/33

n extraccin lquidolquido, es preciso poner en buen contacto las fases para

permitir la transferencia de materia y separar despus las fases. Las dos fases

tienen densidades comparables, de forma que la energa disponible para me*cla y

separacin 'si se utili*a flu(o por gravedad) es peque&a, mucho menor que en el

caso de una fase lquida y otra gaseosa. on frecuencia las fases son difciles de

me*clar y todava m#s difciles de separar. Las viscosidades de ambas fases

tambin son relativamente elevadas y las velocidades lineales ba(as. n algunos

tipos de extractores, por tanto, la energa de me*cla y separacin se comunica

mec#nicamente.

l equipo de extraccin puede operar por cargas o de forma continua. /na

cierta cantidad de alimentacin puede me*clarse con una cantidad determinada de

disolvente en un tanque agitado y despus se de(an decantar las fases y se

separan. l extracto es la capa de disolvente m#s el soluto extrado y el refinado

es la capa de la que se ha separado el soluto. l extracto puede ser m#s o menos

denso que el refinado, de forma que el extracto unas veces puede salir por la parte

superior del equipo y otras por el fondo. %or supuesto que la operacin puede

repetirse si se precisa m#s de un contacto, pero cuando las cantidades que

intervienen son grandes y se necesitan varios contactos, resulta m#s econmico el

flu(o continuo. La mayor parte de los equipos de extraccin son continuos con

sucesivas etapas de contacto o bien con contacto diferencial. 0ipos

representativos son$ mezcladore ed!me"#adore$ #orre %er#!cale de

d!&ere"#e #!'o ()e o'era" co" &l)*o 'or +ra%edad$ e,#rac#ore de #orre

a+!#ada$ - e,#rac#ore ce"#r&)+o.

4.2.1 /ezcladore 0 Sed!me"#adore.

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%ara la extraccin discontinua el me*clador y el sedimentador pueden ser la

misma unidad. s muy frecuente el uso de un tanque que contiene un agitador de

rodete o turbina. !l terminar el ciclo de me*cla se para el agitador, y las capas se

de(an decantar por gravedad, retirando despus el extracto y refinado que se

recogen en recipientes separados, sac#ndolos a travs de una lnea inferior de

descarga provista de una mirilla de vidrio. Los tiempos de me*cla y separacin

que se requieren para una extraccin determinada solamente se pueden obtener

por experimentacin; son tpicos 1 minutos para me*cla y 23 minutos para

decantacin, y frecuentes tiempos mucho mayores y menores.

%ara flu(o continuo el me*clador y el sedimentador han de ser pie*as

distintas del equipo. l me*clador puede ser un peque&o tanque agitado equipado

con lneas de entrada y salida, as como placas deflectoras para evitar la

formacin de cortocircuitos. l decantador con frecuencia es un sencillo

decantador continuo por gravedad. on lquidos que se emulsionan f#cilmente y

que tienen densidades aproximadamente iguales, puede ser necesario hacer

pasar la descarga del me*clador a travs de un tami* o una masa de fibra de

vidrio para que puedan coalescer las gotitas de la fase dispersa antes de que sea

posible la sedimentacin por gravedad. %ara separaciones a-n m#s difciles se

emplean centrfugas tubulares o tipo disco.

4i, como es habitual, se requieren varias etapas de contacto, se utili*a un

tren de me*cladoressedimentadores que opera con flu(o en contracorriente. l

refinado procedente de cada sedimentacin constituye la alimentacin del

siguiente me*clador, en el que se introduce un extracto intermedio o disolvente

fresco.

90


6/33


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stos extractores de torre operan con contacto diferencial y no por etapas,

teniendo lugar la me*cla y sedimentacin de forma simult#nea y continua. n la

torre de pulveri*acin que se muestra en la figura 6.7, el lquido menos denso se

introduce por el fondo. ste se distribuye en peque&as gotas por medio de las

boquillas. Las gotas del lquido ligero ascienden a travs de la masa de lquido

m#s pesado que desciende por la torre como una corriente continua. Las gotas se

recogen en la parte superior y forma la corriente de lquido m#s ligero que sale por

la cima de la torre. La fase ligera es la fase dispersa mientras que la m#s pesada

es la continua. sta forma de operacin puede invertirse, pulveri*ando la corriente

m#s pesada en la cima de la torre para dispersarla en la fase m#s ligera; en este

caso la pesada desciende como fase dispersa ! travs de una corrientecontinua

del lquido m#s ligero. La eleccin de la fase dispersa depende de las velocidades

de flu(o, viscosidades, as como de las caractersticas de mo(ado de ambas fases,

que generalmente se basan en la experiencia. La fase con mayor velocidad de

flu(o puede dispersarse para obtener una mayor #rea interfacial, pero, si hay una

importante diferencia de viscosidades, puede dispersarse la fase m#s viscosa con

el fin de obtener una mayor velocidad de sedimentacin. !lgunos dicen que la fase

continua deber# mo(ar el relleno, pero esto no es necesario para un buen

funcionamiento. ualquiera que sea la fase dispersa, el movimiento de las gotas a

travs de la columna pone constantemente el lquido de la fase dispersa en

contacto fresco con la otra fase para producir una eficacia equivalente a una serie

de me*cladoressedimentadores.

+ay una transferencia continua de materia entre las fases, y la composicin

de las fases vara a medida que circula por la torre. n cualquier plano hori*ontal

dado no se alcan*a, por supuesto, el equilibrio, sino que, contrariamente, la

separacin del equilibrio es lo que proporciona la fuer*a impulsora para la

transferencia de materia. La velocidad de transferencia de materia es

relativamente ba(a en comparacin con la operacin de absorcin o destilacin y

una columna alta puede ser equivalente a slo unas pocas etapas ideales.

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8/33

n torres reales de pulveri*acin, el contacto entre las gotas y la fase

continua con frecuencia es m#s efica* en la regin donde se forman las gotas.

sto se debera a una mayor velocidad de transferencia de materia en las gotitas

recientemente formadas o a la me*cla de retroceso de la fase continua. n

cualquier caso el aumento de la altura no conduce a un aumento proporcional del

n-mero de etapas; es mucho m#s efectivo redispersar las gotas para frecuentes

intervalos a lo largo de la torre. sto puede reali*arse llenando la torre con

cuerpos de relleno tales como anillos o monturas. l relleno provoca la

coalescencia y regeneracin de las gotas y puede aumentar el n-mero de etapas

para una altura dada de columna. Las torres de relleno se aproximan a las torres

de pulveri*acin en la sencille* y pueden construirse para resolver cualquier

problema de corrosin o presin a un costo ra*onable. 4u principal desventa(a es

que los slidos tienden a depositarse sobre el relleno y provocan canali*acin.

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9/33

5igura 6.7 0orre rellena de extraccin, lquido diluido disperso

Velocidades de inundacin en torres de relleno. 4i la velocidad de flu(o

de la fase dispersa o de la fase continua se mantiene constante y se aumenta

gradualmente la velocidad de la otra fase, se alcan*a un punto en que coalesce la

fase dispersa, aumenta la retencin de dicha fase y finalmente ambas fases salen

(untas con la fase continua. ste efecto recibe el nombre de inundacin. uanto

mayor es la velocidad de flu(o de una fase en la inundacin, menor es la velocidad

Relleno

Interfaz

Lquido liviano

Lquido pesado

Lquido pesado

Lquido liviano

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10/33

de la otra. s evidente que una columna deber# operar con velocidades de flu(o

inferiores al punto de inundacin.

5igura 6.8 0orre rociadora

4.2. Torre de 'la#o 'er&orado.

La redispersin de las gotas de lquido se puede reali*ar tambin por medio

de platos perforados transversales. Las perforaciones en una torre de extraccin

son de 2297 a 6297 mm de di#metro. l espaciado entre los platos vara desde 213

a :33 mm. eneralmente el lquido ligero es la fase dispersa y los conductos de

B

Lquidoliviano

Lquidopesado

Lquido liviano

D

A

Lquidopesado

B

Lquidoliviano

Lquidopesado

Lquido liviano

D

A

Lquidopesado

CC

'a)Lquido liviano

dispersado

'b)Lquido pesado

dispersado

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11/33

descenso permiten el paso de la fase continua de un plato a otro. l lquido ligero

se recoge formando una delgada capa deba(o de cada plato y se proyecta en

forma de chorros en el interior del lquido pesado situado encima.

5igura 6.6 xtractor de platos perforados, dispuesto para lquido liviano

dispersado.

asi toda la extraccin tiene lugar en lana de me*cla situada encima de las

perforaciones, con el lquido ligero 'aceite) ascendiendo y acumul#ndose en un

espacio deba(o del plato superior, fluyendo entonces transversalmente sobre un

vertedero hasta la siguiente serie de perforaciones. l lquido pesado que forma la

fase continua 'disolvente) pasa hori*ontalmente desde la *ona de me*cla hasta la

*ona de sedimentacin, donde las finas gotas de lquido ligero tienen la

96

Dispersado

unido

Entrada

lquido

liviano

Entrada

lquido

pesado

Salidalquido liviano

Conducto

descendente

Plato

perforado

Salida

lquido

pesado

Dispersado

unido

Entrada

lquido

liviano

Entrada

lquido

pesado

Salidalquido liviano

Conducto

descendente

Plato

perforado

Salida

lquido

pesado


12/33

oportunidad de separarse y ascender hacia el plato superior. on frecuencia este

dise&o reduce grandemente la cantidad de aceite que es arrastrado hacia aba(o

por el disolvente y aumenta la eficacia del extractor.

4.2.4 Torre de 'laca.

stas torres de extraccin contienen una serie de placas deflectoras

hori*ontales. l lquido pesado fluye por encima de cada placa y cae a la inferior;

el lquido ligero fluye por deba(o de cada placa y se proyecta hacia arriba desde el

borde a travs de la fase pesada. Los dispositivos m#s frecuentes son los de

discos y anillos as como los de placas segmentadas, que van de un lado a otro.

n ambos tipos el espaciado entre las placas es de 233 a 213 mm.

Las torres de placas no contienen peque&as perforaciones que pueden

obstruirse o aumentar de di#metro por la corrosin. %ueden tratar disoluciones que

contienen slidos en suspensin. /na modificacin de las torres de discos y

anillos son las rasquetas, utili*adas con el fin de separar los slidos que se

depositan sobre las placas. %uesto que el flu(o del lquido es suave y llano, sin

cambios bruscos de velocidad y direccin, las torres de placas son muy

convenientes para lquidos que se emulsifican f#cilmente. 4in embargo por la

misma ra*n no son me*cladores eficaces y cada placa equivale solamente a

3.31 a 3.2 etapa ideal.

4.2.3 E,#rac#ore de #orre a+!#ada.

Los me*cladores sedimentadotes comunican energa mec#nica para la

me*cla de dos fases lquidas, pero los extractores de torre descritos hasta ahora

no; sino que dependen del flu(o por gravedad tanto para la me*cla como para la

separacin. n algunos extractores de torre se comunica energa mec#nica por

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13/33

medio de turbinas interiores u otros agitadores, instalados sobre un e(e central

rotatorio. n el contactor de discos rotatorios que se muestra en la figura 2.6 'a) ,

discos planos dispersan el lquido y lo impelen hacia la pared de la torre, donde

anillos est#ticos crean *onas de reposo en las que se separan las fases. n otros

dise&os hay *onas de me*cla separadas por *onas de calma para dar lugar, de

hecho, a un sistema de me*cladores sedimentadores unos encima de otros. n el

extractor de or


14/33

5igura 6.1 olumna de contacto con discos rotatorios.

canali*acin, de forma que me(ora considerablemente el contacto entre las fases.

n las torres de platos perforados, las perforaciones son m#s peque&as que en las

torres no pulsadas, oscilando entre 2.1 y 8 mm de di#metro, con un #rea abierta

total en cada plato de : a 78 por 233 de la seccin transversal de la torre. stas

torres se utili*an casi siempre para tratar lquidos radiactivos altamente corrosivos.

>o utili*an conductos de descenso. n el comportamiento ideal la pulsacin

provoca la dispersin del lquido ligero en la fase pesada durante la carrera

ascendente y la fase pesada se proyecta en la fase ligera durante la carrera

descendente n estas condiciones la eficacia de las etapas puede ser del ?3=.

99

Interfaz

Entrada

lquido

liviano

Entrada

lquido

pesado

Salida

lquido livianoIpulsor de velocidad

Anillo

Salida

lquido

pesado

Disco

del rotor

Interfaz

Entrada

lquido

liviano

Entrada

lquido

pesado

Salida

lquido livianoIpulsor de velocidad

Anillo

Salida

lquido

pesado

Disco

del rotor


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4in embargo, esto es posible solamente cuando los vol-menes de las dos fases

son aproximadamente iguales y cuando casi no hay variacin de volumen durante

la extraccin. n el caso m#s frecuente las sucesivas dispersiones son menos

eficaces y hay retrome*cla de una fase en una direccin, con lo cual la eficacia de

los platos disminuye en un 83=. n columnas pulsadas tanto de relleno como de

platos perforados, la altura que se requiere para obtener un determinado n-mero

de contactos tericos es con frecuencia menor de la tercera parte que la

correspondiente a una columna no pulsada.

4.2.5 E,#rac#ore ce"#r&)+o.

La dispersin y separacin de las fases se puede acelerar grandemente por

medio de la fuer*a centrfuga y es utili*ada por varios extractores comerciales. l

extractor %odbielnia< contiene una cinta perforada situada en el interior de una

pesada carcasa met#lica, que va arrollada en espiral alrededor de un e(e hueco

hori*ontal, a travs del cual entran y salen los lquidos. l lquido ligero se bombea

hasta la parte exterior de la espiral a una presin comprendida entre 8 y 27 atm

para vencer la fuer*a centrfuga, mientras que el lquido pesado se introduce por el

centro. Los lquidos fluyen en contracorriente a travs del paso formado por la

cinta y las paredes de la carcasa. l lquido pesado se mueve hacia fuera a lo

largo de la cara externa del espiral, mientras que el ligero es for*ado por

despla*amiento a fluir hacia dentro a lo largo de la cara interna. 4e genera un

elevado esfuer*o cortante en la interfase lquidolquido dando lugar a una r#pida

transferencia de materia. !dem#s algo de lquido se proyecta a travs de las

perforaciones de la cinta y aumenta la turbulencia. n una sola m#quina se

pueden conseguir hasta 73 contactos tericos, si bien lo m#s frecuente es de 8 a

23 contactos. Los extractores centrfugos son caros y encuentran una aplicacin

relativamente limitada. 0ienen las venta(as de producir muchos contactos tericos

en un peque&o espacio y tener tiempos de residencia muy peque&os. 4on muy

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valiosos para la extraccin de productos sensibles tales como vitaminas y

antibiticos.

5igura 6.: xtractor centrfugo.

ntrada del lquido

pesado

ntrada del lquidoliviano

4alida del lquidopesado

4alida del lquidoliviano

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4.SISTE/A TERNARIO.

uando un sistema comprende tres o m#s componentes, las relaciones de

solubilidad se hacen m#s comple(as debido al efecto que la presencia de cada

soluto e(erce sobre la solubilidad de los otros. stos efectos mutuos no pueden

predecirse sin datos experimentales sobre cada caso particular que se considere.

/n sistema de tres componentes requiere de slo dos composiciones

independientes 'el tercero es la diferencia con 233) para establecer su

composicin. Luego, con cuatro grados de libertad$ %, 0 y la concentracin de los

dos componentes; la representacin gr#fica en una sola figura es posible slo si

se fi(a arbitrariamente una de las variables. sta variable puede ser la presin

pueden fi(arse presin y temperatura.

4..1 Re'ree"#ac!" e" #r!6"+)lo e()!l6#ero.

Los vrtices del tri#ngulo representan los componentes puros !, @, y ,

respectivamente. 0odo punto en un lado del tri#ngulo representa una me*cla

binaria de los componentes que se encuentran en los extremos del lado. /n punto

dentro del tri#ngulo representa una me*cla ternaria. Los sistemas en que ocurre

inmiscibilidad, que son los que interesan aqu, pueden clasificarse como sigue$

0ipo A$ 5ormacin de un par de lquidos parcialmente miscibles.

0ipo AA$ 5ormacin de dos pares de lquidos parcialmente miscibles.

0ipo AAA$ 5ormacin de tres pares de lquidos parcialmente miscibles.

0ipo AB$ 5ormacin de fases slidas.

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5igura 6.? Cepresentacin triangular de un sistema ternario.

4..2 7ormac!" de )" 'ar de l()!do 'arc!alme"#e m!c!8le.

n un sistema de esta naturale*a, los pares de lquidos ! y @ son

miscibles en todas proporciones a la temperatura que prevalece; ! y @ son

parcialmente miscibles y los puntos D y representan las soluciones saturadas en

el sistema binario. /n e(emplo representativo es el sistema benceno'!) E agua'@)

E etanol'). 0odas las me*cla de los componentes representadas por puntos en el

#rea por fuera de la curva D>%L son soluciones homogneas de una sola fase

lquida, mientras que las me*clas en el interior del #rea limitada por la curva y la

lnea D forman dos capas lquidas insolubles. La curva D>%L representa las

soluciones saturadas y se llama curva de solubilidad o binodal.

103


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5igura 6.F quilibrios lquidos ternarios del tipo A.

/na me*cla de composicin total G formar# las dos soluciones lquidasinmiscibles de composiciones L y > respectivamente, y por ello el punto G est# en

la lnea recta L>, la cual es una lnea de interconexin 'recta de reparto). 0odas

las me*clas representadas forman capas con(ugadas de la misma composicin y

pueden calcularse analticamente los pesos relativos de las dos capas a partir de

las composiciones, , tambin, gr#ficamente.

l #rea de heterogeneidad ha de imaginarse como llena de un n-mero

infinito de lneas de interconexin, de las cuales slo se muestran algunas. Las

lneas de interconexin disminuyen de longitud a concentraciones m#s altas de ,

hasta que se desvanecen en el punto de pliegue 'punto de equisolubilidad). omo

en este punto se forman dos capas lquidas de composicin y densidad idnticas,

el punto es un verdadera condicin crtica 'punto crtico).

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4.. Coorde"ada rec#a"+)lare 'ara da#o e" !#ema #er"ar!o.

4...1 C)r%a de d!#r!8)c!".

4e han ideado muchos mtodos para tra*ar gr#ficamente las

concentraciones de soluciones con(ugadas, una frente a otra, con ob(eto de

correlacionar datos y facilitar la interpolacin. La curva de distribucin m#s sencilla

es un gr#fica de la concentracin de en la fase rica en ! 'H!) enb funcin de la

concentracin de equilibrio de en la fase rica en @ 'H@).

5igura 6.I urva de distribucin de sistema ternario tipo A.

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%ara un sistema representativo del tipo A, el punto en el diagrama de

distribucin corresponde a la lnea de interconexin C. La curva asciende, pasa

por un m#ximo y necesariamente vuelve a la diagonal a 61J en la grafica

correspondiente al punto de pliegue %. La ra*n H@9H!, en cualquier punto de la

curva es el coeficiente de distribucin, o ra*n de distribucin, m, que en este caso

ba(a constantemente al aumentar la concentracin de , y finalmente es igual a la

unidad en el punto de pliegue.

4...2 Nome"cla#)ra.

Coponentes!

$ 4oluto distribuido.

!, @$ Lquidos puros pr#cticamente insolubles.

@$ 4olvente extractor.

!K$ Ge*cla a separar por extraccin.

"lu#os!

$ 5lu(o de extracto, 'm9t).

C$ 5lu(o de refinado.

$ 5lu(o de solucin libre de @.

M '2K>) don de > masa de @9masa'!K).

@$ 5lu(o de solvente.

Coposiciones!

x$ 5raccin en peso de en los lquidos pobres en solvente 'lquidos

refinados).

y$ 5raccin en peso de en los lquidos ricos en solvente 'extractos).

x M x 9 '2x) masa de 9masa de no , en lquidos refinados.

y M y9'2y) masa de 9masa de no , lquidos extractos.

106


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H$ 5raccin en peso de en los lquidos refinados sobre una base libre de

@, masa de 9 masa '!K).

$ 5raccin en peso de en los lquidos extractos sobre una base libre de

@, masa de 9 masa '!K).

yN$ 5raccin en peso de en la solucin de equilibrio .

Selectividad del solvente!

4iendo y C las fases de equilibrio$

RenAdepesoenfraccinRenCdepesoenfraccin

EenAdepesoenfraccinEenCdepesoenfraccin

/

/=

4.4.CONTACTO EN ETAPAS

/na etapa es un dispositivo mec#nico o una serie de dispositivos en que la

solucin y el solvente inmiscibles se me*clan ntimamente para tratar de alcan*ar

las condiciones de equilibrio. sta incluye tambin la separacin mec#nica de las

fases en contacto.

4e entender# que cada etapa es una etapa terica o ideal, de manera que el

extracto efluente y las soluciones refinadas se hallan recprocamente en equilibrio.

l solvente mayoritariamente es @; pero puede contener ! y9o ; si se ha

recuperado de una extraccin anterior.

107


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5igura 6.23 squema de etapa ideal.

La extraccin por etapas con un solo disolvente puede efectuarse de varias

maneras, seg-n la disposicin de las etapas, y cada manera dar# diferentes

resultados.

a$ Contacto %nico! sto implica el uso de una sola etapa. La operacin puedeser por lotes o continua.

&$ E'traccin diferencial!4e trata de una operacin por lotes, en que se

pone en contacto una cantidad dada de la solucin primitiva con porciones

diferenciales del disolvente de extraccin, y se separan porciones

diferenciales del extracto a medida que se forman.

c$ Contacto %ltiple con corriente transversa! %uede ser por lotes o

continua, y es una extensin del contacto -nico, en que el refinado se pone

en contacto repetidamente con solvente de extraccin nuevo.

d$ Contacto %ltiple a contracorriente!ste mtodo supone el uso de una

cascada de etapas, en que el disolvente de extraccin y la solucin que ha

de extraerse entran por los extremos opuestos de la cascada. Los extractos

y los refinados fluyen en direcciones contrarias.

108

Etapaideal

Disolvente de extraccin, 4

4olucin que ha de separarse

en sus componentes, 5

Cefinado, C

xtracto,

5ases en equilibrioEtapaideal

Disolvente de extraccin, 4

4olucin que ha de separarse

en sus componentes, 5

Cefinado, C

xtracto,

5ases en equilibrio


24/33

e$ Contacto %ltiple a contracorriente con reflu#o!4e emplea una cascada

de etapas y la solucin que ha de dividirse suele alimentar el extractor

entrando por alg-n punto intermedio de la cascada, mientras que el

disolvente de extraccin entra por un extremo. Las fases de extracto y

refinado fluyen a contracorriente y se procura reflu(o en el extremo de la

cascada por donde sale el extracto.

4.4.1 E#a'a !deal.

Balance de ateria total

)1.4(1111 ERMSF +==+

109


25/33

Balance para el coponente C

111 MSF xMySxF =+

)2.4()(

)( 11

SF

MF

yx

xx

F

S

=

!dem#s$

)3.4(

)(

11

1111

1111111

111111

xy

xxME

xMxEMyE

xMxRyE

M

M

M

=

=+

=+

Del esquema del sistema ternario se determina la cantidad mnima

m#xima de disolvente ubicando G2en D .

110


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(!(!) E#a'a m9l#!'le &l)*o cr)zado.

%ara cualquier etapa se tiene el siguiente balance$


)4.4(1 NNNNN ERMSR +==+


)5.4(11 NNNNMNSNNN xRyExMySxR N +==+

tapa2

5

42

2

C2 tap

a7

47

7

C7 tap

a8

48

8

C8 tap

a>

C>2

4>

>

C>

111


27/33

4.4. E,#racc!" co"#!")a co"#racorr!e"#e.


)6.4(1 MRESF Np =+=+


MNpNpSF xMxRyEySxF =+=+ 11

)7.4(SF

ySxFx SFM

+

+=

4.3.EXTRACCIN L:QUIDO0L:QUIDO; APLICACIONES INDUSTRIALES.

112

Etapa

*

5

72

C2

Etapa

)

8

C7

Etapa

mK2

Cm

Etapa

+

6

C8 Cm2

m

Etapa

,

C>C>2

> 4

Etapa

*

5

72

C2

Etapa

*

5

72

C2

Etapa

)

8

C7

Etapa

mK2

Cm

Etapa

+

6

C8 Cm2

m

Etapa

,

C>C>2

> 4


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4.3.1 Pr!"c!'!o de e,#racc!" 'or ol%e"#e.

La extraccin por solventes aplicada a la hidrometal-rgia es una operacin

unitaria para la purificacin y concentracin de una amplia variedad de metales.

sta consiste en el contacto de una fase org#nica que contiene un extractante con

una fase acuosa que contiene el metal de inters. l extractante reacciona

qumicamente con el metal para formar un comple(o organometal el cual es

soluble en la fase org#nica. Las impure*as por lo general no reaccionan con el

extractante y se quedan en la fase acuosa. La fase org#nica que contiene el

comple(o organo metal es separada de la fase acuosa. l metal es recuperado y

concentrado en otra fase acuosa por la reaccin qumica inversa.

La extraccin por solventes fue primeramente aplicada a metales de alto valor,

pero en la actualidad la tecnologa es aplicada a metales de menor valor dado la

disponibilidad de nuevos extractantes con me(or selectividad, cintica m#s r#pida y

tiempos de liberacin de las fases m#s cortos y tambin al reciente desarrollo de

equipos m#s eficientes.

E,#racc!"- s la operacin de transferir el metal de inters de la fase

acuosa '!limentacin 49H) a la fase org#nica. l circuito de extraccin produce

una fase org#nica cargada que contiene el metal de valor y una fase acuosa

agotada del metal es conocida como refinado. l refinado es enviado para un

tratamiento posterior o como efluente.

La%ado; s al remocin selectiva de impure*as de metales de la fase

org#nica cargada por tratamiento con solucin de lavado fresca o con una sangra

del licor de reextraccin. La solucin de lavado agotada es generalmentecombinada con la alimentacin. La fase org#nica lavada con el metal de inters es

enviada al proceso de reextraccin

Re0e,#racc!"-s el proceso de remocin del metal de valor de la fase

org#nica lavada mediante la reaccin qumica inversa de la extraccin.

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>ormalmente se reali*a en condiciones dadas para producir un licor de re

extraccin con una alta concentracin del metal de valor. l licor de reextraccin

es el producto del circuito de la extraccin por solventes '4H).

Re+e"erac!"; s el tratamiento de la fase org#nica reextrada para la

remocin de los metales que no fueron lavados o reextrados o para la remocin

de productos de la fase org#nica degradada. La operacin de regeneracin

produce una fase org#nica regenerada para su recirculacin a la operacin de

extraccin como alimentacin de org#nica.

5igura 6.22 ircuito tpico de extraccin por solventes.

4.3.2 Proceo de e,#racc!" de "()el.

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La versatilidad del %roceso 4L permite tratar tanto concentrados de ba(a

calidad como a granel. La separacin de nquel y de concentrado del cobre no es

necesaria, y muchos otros concentrados con mineraloga complicada son

aceptables para la alimentacin. obre, nquel, *inc y cobalto pueden ser

refinados para producir c#todos de alta pure*a, garanti*ados por el %roceso

4L.

l proceso de nquel 4L comien*a con el %roceso de obre 4L, y es

suplido por unidades adicionales de operacin para purificar el nquel, el cobalto y

el *inc.

La completa disolucin de todos los metales ocurre dentro del autoclave de

Oxidacin %resuri*ada. omo en el caso de la %lanta de obre, un filtro y un

circuito de lavado separan cuantitativamente soluciones que contienen metales de

los slidos para producir un residuo que se pueda desechar. 4i hay presencia de

cobre, ste se elimina utili*ando xtraccin por 4olventes de cobre y circuitos de

lectroobtencin.

La solucin que ingresa al %roceso de nquel requiere ser purificada, ya que

puede contener algo de cobre, al igual que otros metales no deseados. La primera

etapa en la purificacin de esta solucin es la precipitacin de metales, tales

como cadmio, aluminio y hierro. /na xtraccin por 4olventes de Pinc le sigue,

donde el Pinc es removido usando un org#nico altamente selectivo. !qu se

produce una solucin pura de *inc, la cual puede ser subsecuentemente electro

recuperada, si se diera el caso de que el Pinc se presentara en cantidades

econmicas importantes. l nquel y el cobalto son entonces recuperados de este

lquido como una me*cla de hidrxido de nquel y cobalto 'ca


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cobalto y el nquel se recuperan como c#todos de alta pure*a, utili*ando circuitos

de lectroobtencin est#ndares.

5igura 6.27 %roceso de obtencin de nquel.

4.3. Proceo 'rod)c#!%o de ,!do - )l&)ro de 8a*a le-.

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%ara producir c#todos de cobre provenientes de minerales xidos se utili*a

en la gran minera de cobre la lnea 4HQ, estas tcnicas de hidrometalurgia

utili*an minerales con 3.: y 3.I= de cobre. n el caso de producir c#todos de

cobre de minerales sulfurados se utili*an minerales con 3.81= de cobre. n

ambos casos el mineral es triturado y es tratado con una me*cla de agua y #cido

sulf-rico y as llegar a una solucin de lixiviacin de unos : gpl de cobre. Despus

esta solucin es enviada a una etapa de extraccin por solventes, donde el

metal'cobre) es extrado de la solucin mediante reactivos org#nicos, reduciendo

el contenido de la solucin a unos 3.: gpl de cobre, la cual es reciclada para

seguir con el proceso de lixiviacin.

Gientras tanto, el org#nico cargado pasa a un circuito que contiene

electrolito pobre, que extrae el metal del org#nico cargado, subiendo la

concentracin de cobre en dicho electrolito de 83 a 61 gpl aproximadamente.

ste electrolito cargado pasa luego a la planta de electroobtencin, donde

finalmente se producen los c#todos de cobre de una pure*a del II.II=.

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5igura 6.28 Diagrama de flu(o de produccin de c#todos de cobre

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