Departamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por SolventesGeneralidadesIntroduccinLa extraccin lquido lquido o extraccin por solventes es un proceso que implica el paso de una especie metlica, disuelta en forma de iones en una fase acuosa a otra fase lquida inmiscible en ella, conocida como fase orgnica.Durante el contacto lquido lquido se produce un equilibrio en el cual las especies en solucin se distribuyen en las fases acuosas y orgnicas de acuerdo a sus respectivas solubilidades.

ConcentrarPurificarSepararNormalmente estas funciones son inseparables pero el predominio que ejerza una sobre otra, hace que la extraccin por solventes tenga una funcin especfica que se intercala en distintos lugares del diagrama de flujo de un proceso metalrgico.Esta tcnica se emplea en metalurgia con tres fines fundamentales:Departamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

ExtraccinRe - ExtraccinDepartamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

Es la relacin de concentraciones, en equilibrio, de un metal en las respectivas fases orgnicas y acuosas.Factor de Separacin ( )Es la relacin entre los coeficientes de distribucin de los metales que se quieren separar mediante este sistema de extraccin.Coeficiente de Distribucin (D)Departamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

Extractante (reactivo): Compuesto que contiene un grupo funcional que es capaz de reaccionar qumicamente con una especie particular en la fase acuosa.Diluyente (carrier): Material orgnico que se utiliza para diluir el extractante, este puede ser aliftico o aromtico.Modificador: normalmente alcohol de cadena larga que aumenta la solubilidad del extractante y del complejo metlico extrado en la fase orgnica, mejora la velocidad de separacin de fases y la extraccin.Se define fase orgnica una solucin compuesta por:Departamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

Elevado coeficiente de distribucin.Elevada capacidad de saturacin.Selectividad.Fcil re-extraccin.Estabilidad qumica bajo las condiciones de usoPropiedades fsicas adecuadas para la transferencia de masa y separacin de fases.Disponibilidad y costoSeguridadCaractersticas generales de los agentes extractantes:Departamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

Capacidad para retener en solucin, tanto el extractante libre como el extractante combinado.Poca solubilidad en la fase acuosa.Alta estabilidad qumica bajo las condiciones de uso.Propiedades fsicas adecuadas para la transferencia de masa y separacin de fases.Disponibilidad y costo.Seguridad.Caractersticas generales de los diluyentes:Departamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

Agentes de extraccin del tipo cido o catinicosAgentes de extraccin del tipo bsico o aninicosAgentes de extraccin neutro o por solvatacin.Esta clasificacin est hecha considerando la naturaleza del agente de extraccin.Los agentes de extraccin se suelen nombrar segn su nombre comercial y no segn el de su composicin qumica.Antecedentes Termodinmicos y CinticosDepartamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

Estos reactivos son extractantes cidos, es decir, intercambian un protn por el catin metlico, la ecuacin que ilustra la extraccin de un in metlico, Mn+, por un extractante RH, puede ser escrita como:Agentes de extraccin del tipo cido; Quelantes.Departamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

La caracterstica distintiva de este tipo de reactivo es su alta selectividad por un in especfico producto de la alta estabilidad del complejo formado, ya que los enlaces qumicos constituidos son ms fuertes y especficos.La mayora de los extractantes quelantes estn elegidos para extraer selectivamente cobre desde soluciones acuosas conteniendo otros iones, especialmente ion frrico. Departamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

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Derivados de las oximas (Hidroxioximas)Derivados de las oxinas (Hidroxiquinoleina) - DicetonasEl agente de extraccin, tal y como se adquiere del fabricante, se disuelve en un diluyente orgnico hasta concentraciones tales que permitan formar la fase orgnica que es inmiscible con las disoluciones CuSO4 H2SO4 H2O. (p.e. dilucin de 20% V/V) Los extractantes quelantes de uso comercial:Departamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

Estructura general de las oximas.Y = H (saliciladoximas)Y = CH3 (cetoximas)R = C9H19 Departamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

Complejo formado entre una oxima y el Cu2+.Y = H (saliciladoximas)Y = CH3 (cetoximas)R = C9H19 Departamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

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PropiedadCetximaAldximaMezclasExtraccinModeradaMuy buenaA la medidaRe-extraccinMuy buenaBuenaA la medidaSelectividad Cu/FeExcelenteExcelenteExcelenteCinticaMuy buenaExcelenteMuy buenaSeparacin de fasesRpidaRpidaRpidaEstabilidadMuy buena Muy buenaMuy buenaFormacin de lodosLentaVariableLentaEjemploLIX 84LIX 622; ACORGA PT5050LIX 984

Extraccin de Cu2+, mediante LIX 984Departamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

Agentes de extraccin del tipo cidos - CatinicosEstos reactivos intercambian un protn por el catin metlico, la ecuacin que ilustra la extraccin de un in metlico, Mn+, por un extractante RH, puede ser escrita como:Departamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

Para el caso donde existe dimerizacin y polimerizacin del extractante, la ecuacin de equilibrio puede ser presentado por:A menudo los extractantes catinicos forman dimeros o polimeros (asociacin de molculas) en la fase orgnica, como resultado de enlaces de hidrgeno, lo que puede afectar considerablemente sus propiedades extractantes.Departamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

Esta ecuacin, adems, indica que la cantidad de ion hidrgeno generado por la extraccin, es la misma que podra ser generado en un proceso similar de extraccin en la cual la dimerizacin no ocurre. Procediendo del mismo modo anterior se tiene:Departamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

Diagrama de precipitaciones de los HidrxidosDepartamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

Existe una gran variedad de cidos orgnicos que pertenecen a esta clase, que intercambian un ion hidrgeno por un metal, formando as una sal. Los extractantes cidos de uso comercial utilizados son:cidos Fosfricoscidos Fosfnicoscidos Fosfnicoscidos Carboxlicoscidos Sulfnicoscidos mono y ditiofosfnicosDepartamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

Dentro de los agentes de extraccin que no forman quelatos, posiblemente el ms utilizado y empleado en la extraccin de metales es un derivado del cido fosfrico conocido con el nombre de DEHPA o D2EHPA, siglas que corresponden al cido di(2-etilhexil) fosfrico.El extractante cido D2EHPA, es utilizado en la extraccin de cobalto, dentro de sus mltiples aplicaciones, presentndose dos situaciones extremas, dependiendo de la concentracin del ion metlico.Departamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

Para baja carga metlicaPara alta carga metlicaDepartamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

Factores de separacin Co/Ni mediante diversos agentes de extraccin cidos.Departamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

Agente de extraccinTipoCo/NiD2EHPAFosfrico14PC 88AFosfnico280CYANEX 272Fosfnico7000

Extraccin de metales mediante D2EHPADepartamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

Influencia del pH en la extraccin de Mo4+ mediante D2EHPADepartamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

Estos agentes de extraccin se desarrollaron para extraer cinc desde soluciones cidas sin que existiera una co-extraccin de calcio (otro de los inconvenientes del D2EHPA).Agentes de extraccin alquiltiofosfnicosDepartamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

TipoNombreDitiofosfnicoCYANEX 301MonotiofosfnicoCYANEX 302

Extraccin de Cinc mediante agentes organofosforadosDepartamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

Agentes de extraccin tipo bsicos - AninicosA este grupo pertenecen aquellos reactivos que poseen un anin mvil que puede ser intercambiado con la especie metlica apropiada de la fase acuosa.Dentro de este grupo de reactivos se incluyen las aminas (primarias, secundarias y terciarias), las sales de amonio cuarternario y algn otro reactivo diseado especialmente para la extraccin de metales que se comportan como lo antes mencionado, entre estos se encuentran los derivados de la guanidina Departamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

Para que esta reaccin tenga lugar es necesario que la amina reaccione antes con un cido para formar la sal de amina.Estos agentes extraen a los metales por medio de una reaccin de intercambio aninico, mediante la cual, el anin que forma la sal de la amina se intercambia con el complejo aninico que forma el metal en la disolucin acuosa, el mecanismo general sera entonces:Departamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

Las sales de amonio cuaternario se pueden utilizar directamente, por lo que con estos reactivos no tiene lugar la reaccin anterior. Por otro lado los derivados de la guanidina son capaces de protonarse, incluso a pH alcalinos, por lo que pueden dar lugar reacciones de intercambio con aniones metlicos.En esta ecuacin R representa al derivado de la guanidinaDepartamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

Extraccin de Au+ con aminasDepartamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

Extraccin de Au+, mediante LIX 79Departamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

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2.Por desactivacin de la amina, llevndola a pH neutro o alcalinoLa re-extraccin puede realizarse mediante dos mecanismos diferentes:A travs de un ion afnDepartamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

Dentro de los agentes de extraccin aninicos estn:Caractersticas de las aminas:PM: 250 600PM 250 son solubles parcialmente en aguaPM 600 son insolubles en fase orgnicaDepartamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

Aminas primariasRNH2Aminas secundariasR2NHAminas terciariasR3NAminas cuaternariasR3NX

Extraccin de Co2+ mediante la amina terciaria Hostarex A 327Departamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

Extraccin de metales mediante la amina terciaria Alamine 336Departamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

El mecanismo de solvatacin involucra la transferencia de especies moleculares neutras desde la fase acuosa a la fase orgnica, en este caso, el grado de extraccin esta gobernado por simples consideraciones de solubilidad, es decir, desplazamiento de molculas de agua de coordinacin por molculas de solvente.Agentes de extraccin tipo neutros o por solvatacinDepartamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

Los agentes de extraccin neutros o por solvatacin, basan su comportamiento en la extraccin de molculas neutras, a travs de tomos de la molcula orgnica, capaces de donar electrones. Por medio de esta solvatacin se aumenta la solubilidad de las especies inorgnicas en las correspondientes fases orgnicas. Estos agentes de extraccin se suelen dividir en varios grupos de acuerdo con el tipo de grupo funcional responsable de la extraccin del metal. Departamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

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Grupo funcionalAgente de extraccinP = O :Esteres FosfricosEsteres Fofnicos Esteres Fosfnicosxidos de fosfinaC = O :EteresEsteresCetonasAlcoholesP = S :Sulfuro de fosfina

Todos estos agentes de extraccin pueden extraer tanto a los metales como a los cidos minerales de las disoluciones acuosas, y mientras que los reactivos con enlaces carbono-oxigeno extraen a los haluros metlicos, la extraccin en medio sulfato no est tan favorecida.Como idea general se puede decir que con estos reactivos solvatantes es muy difcil dar un mecanismo general para la extraccin de los metales.Departamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes

Extraccin de Zn2+ y Cd2+ mediante TBP Y TOPODepartamento de Ingeniera MetalrgicaExtraccin por Solventes