LABORATORIO N°3: CARGA MAXIMAIntegrantes: Fernando Fernández, Fabiola Rivadeneira, Juan Rojas, Cristian Serrano, Marinka Silva, Hans Álvarez.

Anexos

ANEXOS:

Método

Dominio Conceptual Dominio Metodológico

Conclusión

Aplicaciones

Teoría y principios

Ecuaciones

Determinar la carga máxima o real del orgánico en la extracción de iones Cu+2 del acuoso, hasta alcanzar que la [Cu+2] en refino sea igual a la [Cu+2] en PLS.

Obtener y evaluar los niveles de extracción y punto de saturación del extractante en función del factor de carga y sus aplicaciones.

Objetivos

Fantasía o Metáfora

La vida nos enseña, la vida nos prepara, prueba tras prueba hasta alcanzar nuestro límite de carga, la que paso a paso de los detalles más importantes y vivencias más recordadas se completa y nos sobrecarga.

Balance de masas:O[OD] + A[PLS] = O[OC] + A[REF]Concentración de Cobre por titulación.[Cu2+] = 6.25*gasto/(Vol muestra ml)%Extractante=[Cu2+]organico(gpl)/Factor.de.carga

Cada área de SX en las empresas mineras utilizan algún tipo de proporción y reutilización entre O/A con el fin de generar una carga máxima del extractante, consiguiendo un complejo órgano-metálico más rico y puro posible.

El procedimiento experimental de carga máxima comienza, considerando una continuidad orgánica con aldoxima como extractante (factor de carga 21,5), una solución acuosa de [Cu+2] PLS ley 16,04 y una razón O/A de 125ml de orgánico descargado y 125ml de acuoso. La determinación de carga máxima, se comienza haciendo contactar las fases por 3 minutos en un agitador mecánico a 210 RPM y luego 4 minutos de descanso ayudando así la coalescencia y separación de fase, descartando la fase acuosa, manteniendo así el orgánico cargado para su próxima operación de carga, repitiendo así el proceso hasta alcanzar que la [Cu+2] en refino sea igual a la [Cu+2] en PLS inicial. Para cada operación de carga se estima una titulación del refino obtenido, contrastando sus resultados con los análisis químicos, considerando un gasto máximo de tiosulfato aprox. 12,8 ml.

La capacidad de carga de un reactivo, consiste en determinar la carga máxima de una especie de valor que puede aceptar un reactivo, en este caso cobre, bajo ciertas condiciones de operación, tales como una determinada concentración y a determinadas condiciones de ph y temperatura. La capacidad de carga de un reactivo se refiere no solo al metal que es factible de ser cargado por el extractante en un tiempo razonable, sino más bien a la transferencia neta que se logra la descontar el retorno que trae ese mismo extractante desde la descarga. A veces en la industria se forzar los agitadores para lograr una alta capacidad de carga máxima, sin embargo al lograr cierta carga previa se tiene que considerar que costara mucho aproximarse al equilibrio.

Resultados

La evaluación del extractante en cada etapa de extracción resulta conveniente para determinar la eficacia y eficiencia del proceso de SX. Obteniendo asi………

Gráficos

A. Tablas y gráficos

Tabla 1: Resultados de Contacto Orgánico - Acuoso a razón 1/1 para análisis de carga máxima.

Grupo Gasto [Cu+2] Ref A.Q [Cu+2] Org' [Cu+2] Org%

ExtractanteG2 7.1 8.88 8.4 7.165 7.165 0.33G2 10.5 13.13 13.5 2.915 10.08 0.47G2 11.4 14.25 14.3 1.79 11.87 0.55G2 11.9 14.88 15.3 1.165 13.035 0.61G2 12.1 15.13 15.5 0.915 13.95 0.65

Tabla 2: Factores de carga

Factor de carga máx. exp. 0.65Factor de carga máx. teo. 0.55 - 0.59

Tabla 3: % V/V y factores de carga correspondientes.

% Extractante

factor de carga

C.M.

21.46 0.65 13.9525.36 0.55 13.9523.64 0.59 13.95

GRÁFICOS

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Grafico 1: Concentración de cobre en distintos refinos para un mismo orgánico el cual fue contactado con refino 5 veces.

Grafico 2: Concentración de cobre en el refino a medida que se va cargando el orgánico.

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Grafico 3: Comparación curva experimental y curva de análisis químico para obtener carga máxima

B. Discusiones Parciales

C. Después de poner en contacto el orgánico con el acuoso (16.04 gpl de Cu2+) y realizar 4 contactos con el mismo orgánico, agregando PLS, la carga máxima que logró el orgánico fue de 13.95 gpl de Cu+2. Se trabajo con una aldoxima como extractante (M-5640), por lo que se espera una buena extracción, quizás faltaron contactos para que se logrará extraer la mayor parte de cobre contenido en el PLS o bien la preparación del orgánico no fue la correcta (% v/v de extractante y diluyente).

D. Al calcular el factor de carga máxima experimental (ver tabla 1) y compararlo con el factor de carga máxima teórico, se logra ver que se encuentra fuera de los rangos dados por el proveedor del reactivo, esto se atribuye a que en la preparación del orgánico, se utilizo un %v/v diferente al informado (21.46 % v/v), como se puede apreciar en la tabla 3, el % v/v utilizado se debe encontrar entre un 23.64 y un 25.36 % v/v de extractante, para lograr una carga máxima de 13.95 g/L de C+2.

E. Al observar el gráfico 3, podemos observar la escasa variación entre la curva experimental y la curva correspondiente al análisis químico, lo que se traduce en un bajo error operacional, a pesar de que las titulaciones las realizaron diferentes personas y cada una de ellas tiene una forma distinta de realizar la titulación, el error atribuido a la manipulación humana (0.69% error) fue considerablemente baja en comparación a otras experiencias realizadas donde el error era superior al 1%.

F. Se observa en el gráfico 2, donde se muestra la cantidad de Cu+2 que extrae el orgánico y el que queda en el refino, que a medida que el orgánico se va contactando nuevamente con PLS va extrayendo cada vez menos y esto se puede explicar fácilmente con el gráfico 2, donde se grafica la cantidad de Cu+2 acumulado que extrae el orgánico en cada contacto y se observa que en cada contacto va perdiendo capacidad de carga. Quizá faltaron un o dos contactos más

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para apreciar mejor el momento en que deja de extraer, se podría haber observado mejor el momento en que llegara a la meseta, es decir cuando el orgánico ya se encuentra completamente cargado.

C. Conclusiones Parciales

A. El orgánico nunca va a extraer el 100% de Cu+2 presente en el PLS, ya que todo extractante tiene una carga máxima y además el refino debe contener un % de Cu+2 para ingresar a la etapa de lixiviación y actuar como catalizador.

B. Cada reactivo (extractante) tiene un rango de factor de carga el cual se debe tomar en consideración para determinar si nos sirve para lograr el porcentaje de extracción al cual queremos llegar.

C. El factor de carga es importante al momento de preparar el orgánico a utilizar, ya que nos indica el % v/v de extractante a ocupar.

D. Con la práctica el error operacional atribuido a la manipulación humana puede disminuir, pero siempre se debe considerar, ya que no es despreciable.

D. Materiales y Equipos

Químicos

Orgánico: Aldoxima M5640 Diluyente: Shellsol 2046 PLS con las siguientes concentraciones [Cu2+] = 16.04 g/L [H+] = 33.49 g/L

Materiales

Equipos

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Embudo Decantador Vasos precipitado 250 ml

E. Diagrama e Imágenes

Fig 1: Diagrama de flujo del proceso de Extracción por solvente, acotado por el sistema y contacto de Orgánico descargado y el PLS fresco en cada etapa.

Balance:A[PLS] + O[OD] = A[REF] + O[OC]

[OC] = [PLS] – [REF] + [OD]

Donde: A: Flujo de PLSO: Flujo de Orgánico[OC]: Concentración de Orgánico Cargado[OD]: Concentración de Orgánico Descargado[PLS]: Concentración de Solución rica en Cobre[REF]: Concentración de Solución Descartada

Porcentaje de extractante de los reactivos:

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Agitador de Laboratorio

Fig 2: Equipo de mezclador cargado para la etapa de extracción de iones cúprico hacia el orgánico.

Fig3: Resultado del acuoso por la agitación en equipo y coalescencia del orgánico para la separación de fase en la primera extracción y carga.

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Fig4: Resultados obtenidos por la extracción para evaluación de cantidad [Cu+2]

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