EXTRAC-SOLVENTE

Curso de Extracción por Solventes

Cognis Corporation

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Definición de Extracción por Solventes

• La extracción por solventes es un proceso Hidrometalurgicodonde una especie metálica de interés disuelta en una faseacuosa que además tiene contenidos variables de impurezas pasaa otra inmiscible con ella, con el objetivo de producir unasolución concentrada y pura desde la que se puede extraerel elemento metálico. De esta manera la extracción por Solventesse utiliza para:

• - Purificar Soluciones: Se puede extraer selectivamente el metalde interés a extraer.

• - Separar uno o mas elementos metálicos de interés a través deuna extracción selectiva.

• - Concentrar el elemento o metal de interés en una faseacuosa apta para su posterior recuperación.

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Campo de aplicación de la SX

• El desarrollo de reactivos orgánico modernos de alta cinética yel mejoramiento de los disenos de planta Sx /Ew ha traídocomo consecuencia el reemplazo de tecnologías convencionales(Cementación - Fusión - Refinación) y la posibilidad derecuperar especies metálicas de interés en proyectos que noson 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.

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Campo de aplicación de la SX

• QUE PODEMOS PRODUCIR

• Sulfato de Cobre

• Cobre catodico

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Origen y Justificación de la Sx

• La aplicación de la extracción por solventes se hizocomún en la obtención de Nitrato de Uranilopara la obtención de Uranio en el ano 1942 enforma batch, posteriormente en el ano 1946 secambio a un proceso continuo y en C. Corriente.Para el caso del cobre se hizo necesario buscaruna nueva alternativa tecnológica que fuerarentable económicamente que compitiera con losprocesos convencionales para la obtención decobre metálico y permitiese el tratamiento deotros recursos

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Desarrollo de la Extracción por solventes

• 1964: General Mills presenta el extractante LIX 64

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• 1968: Comienza la primera operación comercial de una plantaSx/Ew en Bluebird Arizona USA. Con capacidad de 5000 tonCu/anual.

• 1970: Inicio de las operaciones en planta Sx/Ew de CyprusBagdad en USA, con capacidad de 6000 ton Cu/anual.

• 1973: Nchanga Consolited inicia su puesta en marcha paraproducir 90.000 ton Cu/anual, fue la primera planta a granescala a nivel mundial.

• A continuación iniciaron sus operaciones diversas plantasSx/Ew en USA, México y Australia.

• En nuestro continente los iniciadores de esta tecnologíafueron las plantas de Cerro verde - Perú en 1977 y SMP en1980 en Chile.

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…..

• 1977: La empresa Acorga introduce P-5000, adicionandoNonylfenol como modificador de fases.

• 1979: Henkel Corp.. Introduce la serie de reactivos, cuyaestructura base son la Aldoximas dodecyl con tridecanol comomodificador de fases (LIX 622).

• 1981: Primera operación comercial usando reactivo modificadoLIX 622 en la planta Pinto Valley en USA, utilizando unaconfiguración de 2E + S.

• 1981: Acorga introduce el extractante modificado PT-5050que es una versión de Aldoxima Nonyl con TDA comomodificador de fases.

• 1982: Henkel Corp. Presenta la serie de reactivos LIX 860,introduciendo el concepto de mezclas ente Aldoximas yCetoximas.

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• 1984: Henkel Corp. Adquiere la patente de fabricación delreactivo SME 529 de la Shell Chemical, posteriormente semejora y se comercializa con el nombre de LIX 84.

• 1986: Henkel Corp. Introduce el extractante LIX 984, el quecorresponde a una mezcla equivalente entre Aldoxima dodecyly Cetoxima.

• A continuación se menciona la secuencia de inicio deoperaciones de plantas Sx/EW en Peru y Chile.

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Plantas en Peru

• Cerro Verde 1977

• Paragsha 1986

• Toquepala 1995

• Tintaya 2002

• Posibles

• La Granja

• Chancas

• Chapi

• 195 tmd

• 15

• 153

• 140

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Plantas Sx/Ew en Chile• SMP-Pudahuel, 1980

• El Teniente-Codelco, 1985

• Chuqui Mina Sur/Ripios,1987

• Tocopilla, 1988

• La Florida-Copiapo, 1988

• Lince/Michilla, 1992

• El Soldado, 1993

• Cerro Colorado, 1994

• Quebrada Blanca, 1994

• Biocobre, 1994

• SBL-Chuqui, 1994

• Escondida Coloso, 1994

• Rayrock, 1994

• Michilla I Expansión, 1994

• Salvador I etapa, 1994

• Chuqui Expansión I, 1995

• Zaldivar, 1995

• Mantos Blancos, 1995

• 38 t/día, Lixiviación TL

• 19 t/día, Aguas mina

• 240 t/día, Lixiviación ripios

• 5 t/día, Lixiv. con agua mar

• 5 t/día, Lixiv. Oxidos Cu

• 63 t/día, Lixiv.con agua mar

• 22 t/día, lixiv. Oxidos

• 110 t/día, lixiv.quim/bacterial

• 205 t/día, lixiv.bacterial


• 40 t/día, lixiv. Botaderos

• 219 t/día, lixiv.amoniacal

• 27 /día, lixiv. Oxidos/sulfuros

• 74 t/día, lixiv. con agua mar


• 110 t/día, lixiv.ripios y óxidos


• 150 t/día, lixiv.en bateas

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Plantas Sx/Ew en Chile• Manto Verde, 1995

• C.Colorado I Expansión, 1996

• El Abra, 1996

• Carmen de Andacollo, 1996

• Chuqui II Expansión, 1997

• Dos Amigos- Cemin, 1997

• Radomiro Tomic, 1997

• Collahuasi, 1997

• Lomas Bayas, 1998

• Los Bronces, 1998

• C.Colorado II Expansión, 1998

• Dos Amigos Expansión, 1998

• Escondida Oxidos, 1998

• El Tesoro, 2001

• Spence, 2001

• R.Tomic Expansión, 2001

• 142 t/día, Lixiviación óxidos

• 55 t/día, Tren #3 en SX

• 616 t/día, Lixiviación óxidos

• 55 t/día Lixiv.quim/bacterial

• 75 t/día, Lixiv.óxidos

• 14 t/día, Lixiv.quim/bacterial


• 168 t/día, lixiv.óxidos

• 168 t/día, lixiv.óxidos

• 30 t/día,lixiv. óxidos

• 110 t/día, Tren # 5 en Sx

• 14 t/día, Circ.Serie/paralelo

• 220 t/día, lixiv. óxidos

• 170 t/día, en construcción

• 200 t/día, en proyecto

• 205 t/día, en construcción

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PROCESS

LEACH DUMPS

LEACH HEAP

SOLVENT EXTRACTION

MIXER-SETTLERS

EXTRACTION

STRIPPING

LEACH LOOP

SX LOOP

EW LOOP

CATHODESEW CELLS

BARREN ORGANICLOADED ORGANIC

RICH ELECTROLYTELEAN ELECTROLYTE

PLS

RAFFINATE

WEAK SULFURIC

ACID SOLUTION

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RAFFINATE

LEACHING SX-EW OPERATIONS

STOCKPILE

1.5% Cu

AGGLOMERATION

ROTARY DRUM

ACIDIC SOLUTION

TWO-STAGE

CRUSHING

RAFFINATE

PONDDUMPS

RAFFINATE

SX PLANT

FEED POND

ELECTROWINNING

CELLS

Cu PLATES

(CATHODES)

99.999 % Cu

ELECTROLYTE

PLS

PLS

SOLVENT EXTRACTION

MIXER-SETTLERS

3 gpl Cu

40 - 50 gpl Cu

PLS

0.2-0.3 gpl Cu

MAKE UP

ACID

LEACHING PAD

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II.- Teoría y fundamentos del proceso SX

- Teoría básica

- Reacción principal

- Dispersiones estables

-Degradacion de Extractantes

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Teoría y fundamentos del proceso SX.

• Para el caso del cobre, el ion cúprico que forma parte delsulfato de cobre de la fase acuosa acidulada, reacciona con elextractante formando un nuevo compuesto organometalicoinsoluble en la fase acuosa y totalmente soluble en la faseorgánica.

• De esta manera se produce un intercambio ionico que mantieneen equilibrio el sistema liberando ácido de acuerdo a laestequiometria del sistema.

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…..

• Para que ocurra el proceso de SX de acuerdo al intercambioionico y la química asociada debemos realizarla en dos etapasfundamentales.

• Extracción : La solución acuosa impura que proviene de lalixiviación con baja acidez para favorecer el intercambio ionicoes contactada en mezcladores con la fase orgánica descargada(con bajo contenido de cobre), como consecuencia de la bajaacidez de la fase acuosa la reacción se desplaza hacia laderecha generando dos nuevos productos

• Orgánico Cargado: que es la nueva fase orgánica que contiene

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…..

• El elemento metálico. Este orgánico es devuelto al sistemaformando un circuito cerrado.

• Refino: fase acuosa que ha entregado gran parte de sucontenido de cobre, pero a la vez, se ha incrementado en ácidolibre, manteniendo el nivel de impurezas.

• De acuerdo a la estequiometria de la reacción por cada 1 g/l decobre que se transfiere al orgánico, se regenera 1,54 g/l deácido en la fase acuosa. Esta solución de acuerdo a suscaracterísticas se retorna a la lixiviación.

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…..

• Reextraccion : El orgánico cargado obtenido en la etapaanterior se contacta con electrolito que retorna de la electro-obtención a SX., por su condición de alta acidez se produce lareacción inversa de reextraccion, vale decir, el cobre de lafase orgánica es transferido a la fase acuosa que en este casoes el mismo electrolito. A partir de esta reacción se generandos nuevas soluciones.

• Orgánico Descargado: La fase orgánica con una mínimacantidad de cobre y que es retornada a la etapa de extracciónpara iniciar un nuevo ciclo.

• Electrolito Rico: Solución con alto contenido de Cu que esenviada a la Electro-obtención para depositar el cobre.

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Características relevantes del proceso SX.

• Permite el tratamiento de soluciones con bajas concentracionesde cobre.

• Permite la purificación y concentración del cobre independientedel contenido de impurezas y su concentración.

• Permite obtener una producto de muy alta pureza química yfísica, como son los cátodos electro-obtenidos.

• Tiene costos de producción atractivamente bajos.

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Características relevantes del proceso SX.

• Permite manipular grandes caudales de soluciones sin complicarla operación.

• Permite recuperar otros metales valiosos desde la fase acuosautilizando extracción selectiva con otras etapas.

• Es una tecnología limpia que cumple con todas las regulacionesambientales que son exigidas en la actualidad.

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Reaccion Principal.

• La reaccion principal es:

• ( M+2 - S04-2)ac + 2(R - H)org. R2-M + H2SO4

• (Cu+2 + SO4-2)ac + 2(R-H)org. R2-Cu + H2SO4

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.

• .

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.

• .

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Botaderos y Planta25

Fase Orgánica

•Extractante

•Solvente

•Modificador de Fases

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Propiedades y características de los extractantes.

• Extraer y reextraer cobre en condiciones que sean compatiblescon el proceso anterior y posterior a la Sx.

• Extraer cobre en forma selectiva desde la solución acuosa queademás contiene otros elementos contaminantes.

• Debe tener una alta cinética de extracción y reextraccion.

• Ser estable químicamente en las condiciones en las condicionesque opera el circuito de Sx.

• Ser altamente soluble en solventes parafinicos.

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…..

• No debe promover emulsiones estables.

• Debe ser insoluble en la fase acuosa de extracción yreextracción.

• Debe tener buenas propiedades de físicas de separación defases.

• Debe ser costo aceptable.

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.

• .

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.

• .

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.

• .

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Propiedades y características de los solventes.

• Los extractantes orgánicos por su alta viscosidad y para darlelas características adecuadas en la transferencia química decobre en Sx, requieren de un solvente para llevarlo a laconcentración requerida. Esto se consigue adicionando algúnsolvente hidrocarburado, el que debe cumplir las siguientescondiciones:

• Químicamente estable en las condiciones que opera el circuitoSx.

• Baja viscosidad y densidad

• Insoluble en la fase acuosa de extracción y reextraccion.

• Solubilizar totalmente al extractante y al complejo metálico.

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…..

• Baja tasa de evaporación en el medio que se trabaja.

• No promover emulsiones estables.

• Cumplir con los estándares de separación de fases.

• Alto punto de inflamación ( mayor a 70 C)

• Costo aceptable

• Facilitar la transferencia de cobre y el comportamiento de separación de fases

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Propiedades y características de los modificadores.

• Los modificadores de equilibrio son compuestos orgánicospolares normalmente alcoholes de cadena larga como elNonylfenol, tridecanol y éster, los modificadores actúandebilitando la fuerza extractiva de las aldoximas.

• Se utiliza una cierta cantidad de modificador para mejorar lareextraccion del complejo cúprico sin alterar la fuerzaextractiva.

• El uso de modificadores de equilibrio genera problemas físicossecundarios a su principal objetivo, como :

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Rol del Modificador de fases

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Rol del Modificador de fases

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Propiedades y características de los modificadores.

• Aumento de la viscosidad de la fase orgánica.

• Incremento en la generación de borras.

• 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.

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Generalidades con respecto a los modificadores.

• Aldoxima mas Tridecanol• - Moderada Selectividad Cu/Fe

• - Alta tasa de degradación hidrolitica

• Aldoxima mas Ester• - Alta selectividad Cu/Fe

• - Alta tasa de degradación hidrolitica

• Aldoxima mas Cetoxima (como modificador)• - Alta Selectividad Cu/Fe

• - Moderada degradación hidrolitica

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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.

• Extraen cobre con alta eficiencia a pH menores a 2.

• Requiere mayor concentración de ácido para una eficientereextraccion, o bien, la adición de modificador de equilibrio.

• Adición de cetoxima produce efecto de modificador.

• Alta selectividad Cu/Fe al operar a pH inferiores a 2.

• Tiene buenas condiciones físicas de separación de fases.

• Bajos atrapamientos de acuoso en orgánico.

• Altamente soluble en solventes normales.

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Propiedades de las Cetoximas

• Extraen cobre modernamente desde las soluciones delixiviación.

• Tienen menor capacidad de carga que las aldoximas.

• Alta cinética de extracción y reextracción.

• Extraen cobre con alta eficiencia con pH alrededor de 2.

• Excelente estabilidad física y química.

• Requieren menor concentración de ácido en la reextraccióncomparado con las aldoximas.

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Propiedades de la mezcla Aldoxima-Cetoxima

• La combinación entre extractantes puros del tipo aldoxima concetoxima resulta en las siguientes características.

• Extraen cobre fuertemente desde las soluciones de lixiviación.

• Alta cinética de extracción y reextraccion.

• Excelente selectividad Cu/Fe

• La cetoxima produce un efecto de modificador de equilibrioresultando una buena reextraccion.

• Buena estabilidad físico- químico.

• Buenas condiciones físicas de separación de fases.

• Menor tasa de formación de borras que los reactivos que usanmodificador.

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Cálculos básicos en Sx

• a) Corte de Cobre en extracción: Se define como la diferencia deconcentración de cobre entre el PLS y refino

• Ejemplo: Cu+2 PLS = 8.5 g/l y Cu+2 refino = 0.5 g/l

• Corte de Cu = 8.5 - 0.5 = 8.0 g/l

• b) Transferencia de cobre en extracción: Corresponde al corte decobre en extracción por el flujo de PLS ingresado a SX.

• Ejemplo: Para un caudal de 850 m3/hora, la transferencia de cobrecorresponde a, 850*8.0*24/1000 = 163.2 ton.Cu/día

• c) Transferencia de cobre en orgánico: Corresponde a la diferenciaentre la concentración de Cu en orgánico cargado y descargado

• Ejemplo: Cu+2 OC = 10.2 g/l y Cu+2 OD = 3.59 g/l, la transferencia paraeste caso es de : 10.2 - 3.59 = 6.61 g/l

• Al multiplicar la transferencia de cobre en orgánico por el caudal deorgánico ingresado a SX, debiera corresponder un valor equivalente albalance por soluciones acuosas.

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• d)Transferencia neta de cobre: Se define como la capacidad delorgánico para transferir cobre a partir de su concentración deextractante,

• T.Neta = Corte de Cu en orgánico/% Extractante

• Ejemplo: Si la concentración de extractante en la fase orgánica es de 22%MOC 55TD, la T.neta es de 6.61 g/l/22 = 0.30 g/l*1% v/v

• e) Corte de cobre en reextraccion: Corresponde a la diferencia deconcentración de cobre entre el electrolito rico y agotado en Sx.

• Ejemplo: Cu+2 ER = 47 g/l y Cu+2 EP = 31 g/l, el corte de Cu en reextraccioncorresponde a :47 - 31 = 16 g/l

• Al multiplicar el flujo de electrolito ingresado a SX por el corte de cobreen reextraccion, debiera corresponder al cobre fino determinado en elbalance de extracción y de orgánico.

• f) Balance de cobre en Sx: Corresponde al cobre fino ingresado a Sx,determinado por las tres fases mencionadas: PLS/Refino,Org.Cargado/Org.Descargado y E.rico/E.Agotado

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• g) Eficiencia de extracción: Se define como la razón entre el cobretransferido en extracción y el cobre alimentado en el PLS:

• Ef.Extracción= (Corte de Cu)/(Cu PLS) *100 , en el ejemplo anterior laeficiencia corresponde a, (8.0/8.5) *100 = 94.1%

• h) Eficiencia de reextraccion: Se define como la razón entre latransferencia de cobre en el orgánico y la concentración de cobre en elorgánico cargado

• Ef.Reextraccion= (Cu en OC - Cu en OD)/Cu en OC*100, en el casoanterior la eficiencia de reextraccion corresponde a, (10.2-3.59)/10.2*100 = 64.8%

• i) Razón O/A global analítica : Se determina a través del balance decobre en soluciones,

• O/A Extracción = (Cu PLS - Cu Refino)/(Cu OC - Cu OD)

• O/A Reextraccion = (Cu ER - Cu EP)/(Cu OC - Cu OD)

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Dispersiones estables en SX- Borras formadas en Sx

- Contaminación O/A

- Contaminación A/O

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Dispersiones estables en Sx

• La operación de mezclamiento es el requisito básico paraobtener la reacción de intercambio ionico, que nos permitepurificar y concentrar el elemento metálico, con elmezclamiento se genera una dispersión de ambas fases quefacilita la transferencia química, pero luego se requiere unabuena separación de fases.

• En ocasiones se generan dispersiones estables que no tienenbuena separación de fases, en el proceso de Sx se puedenidentificar tres clases de dispersiones estables:

• a) Borras que se acumulan en la interfase orgánico/acuoso enlos decantadores, o bien, flotando sobre la fase orgánica

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Dispersiones estables en Sx

• B) Contaminación de orgánico en acuoso, produciendocontaminación de cátodos y arrastre vía refino a las pilas delixiviación. En ambos casos representa una perdida deextractante.

• C) Contaminación de acuoso en orgánico, lo que representacontaminación de impurezas al electrolito desde extracción areextraccion y aumento de ácido en refino y perdidas deinsumos desde reextraccion a extracción.

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Dispersiones estables en SxContaminacion O/A

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Formas de Prevenir los arrastres O/A

• Los atrapamientos de orgánico en acuoso, son microgotas de orgánico queno coalescieron en los decantadores y que son transportadas en la faseacuosa respectiva, refino o electrolito. Dentro de las formas usuales decontrolar estos arrastres tenemos:

• - Operar las etapas E2 y S1 en orgánico continuo

• - Operando con el flujo especifico nominal de decantación.

• - Utilizando picket fence en decantadores

• - Evitar sobreagitacion en mezcladores

• - Si la cinética lo permite detener agitadores auxiliares

• - Manteniendo en optimas condiciones físico-química la fase orgánica.

• - Realizar tratamientos regenerativos con arcilla a orgánicosrecuperados, previo a su reintegro a planta SX

• Evitar formación excesiva de borra ya que es un poderoso emulsificadorde las soluciones y cambios de continuidades.

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Formas de remover los atrapamientos O/A

• Entre los métodos de remoción de orgánico desde lassoluciones acuosas, 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.

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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

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• Filtros Granate-Antracita:

• a) Equipos presurizados de acero inoxidable

• b) Requiere bastante instrumentación para operaciónautomática

• c) Equipos de alta inversión• d) Alto costo de manutención• e)Eficiencias sobre 95% para alimentación de orgánico/acuoso

inferior a 20 ppm.• F) En la medida que aumenta la concentración de orgánico en

acuoso, la eficiencia tiende a disminuir• g) Se debe mantener alturas adecuadas de los medios

filtrantes, ya que existen perdidas cuando se realizan losretrolavados

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Filtro Granate - Antracita

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• Filtros Chuqui - 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.

• f) Reducción en consumos de aire y agua

• g) Alta disponibilidad de Equipo

• h) Alta eficiencia para un amplio rango de concentraciones dearrastre de orgánico.

• I) No se generan perdidas de electrolito

• j) Alimentación gravitacional

• k) Alimentación directa desde reextraccion

• l) Materiales de construcción de bajo costo

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Filtr

o C

huq

uica

mat

a

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Dispersiones estables en SxContaminacion A/O

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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,desde extraccion a reextraccion y viceversa. Dentro de lasformas de prevenir esta contaminación tenemos:

• a) Operar con flujo especifico de decantación de acuerdo adiseño.

• 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, ya que es un poderosos

emulsificador• h) Evitar ingreso de aire a mezcladores.

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……

• i) evitar el uso de aditivos químicos en las soluciones acuosas,ya que, reducen la tensión interfacial orgánico/acuosoafectando en la separación de fases

• j) Evitar el uso de modificadores de fases, ya que, tienden asolubilizarse parcialmente en la fase acuosa.

• k) Evitar retornar orgánico recuperado sin tratamientoregenerativo con arcilla al circuito comercial de Sx

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Formas reducir los arrastres A/O

• Los arrastres de acuoso en orgánico se pueden eliminar oreducir mediante alguna de las siguientes alternativas:

• a) Mallas empacadas con elementos coalescedores en losdecantadores

• 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

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Formas reducir los arrastres A/O

• Dentro de los equipos mas utilizados se encuentra el CoalescedorChuqui, ya que implica menor costo de capital y menor costo deoperación, 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, sin perdidas adicionales de orgánico• e) El lecho empacado incide directamente en la eficiencia de

remoción de acuoso, debe mantenerse limpio y exento de sólidos• f) Manteniendo el flujo especifico nominal de orgánico, se

alcanzan altas eficiencias de retención de acuoso• g) Alto tiempo de residencia

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Influencia de los altos arrastres de acuoso en orgánico en planta SX.

• Una planta de extracción por solventes presenta dos vías dearrastre de acuoso en orgánico: Operando en orgánico continuoy por traspaso de borras, los efectos que presentan los altosarrastres 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 ciertocontrol en el traspaso de impurezas.

• Operación anormal en niveles de estanques y vertederos deorgánico.

• Se requieren Equipos adicionales para descartar acuoso.

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……

• Lavado de Orgánico (Salida de orgánico)• Mayor descarte de solución de lavado para mantener las

concentraciones apropiadas o concentración máxima de la impurezaque controla el sistema.

• Mayor reposición de agua desmineralizada para mantener nivelesnormales de operación.

• Reposición adicional de ácido para mantener una concentraciónadecuada en la solución que permita una buena separación de fases.

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……..

• 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 acidezque produce el electrolito que llega a la fase acuosa.

• Contaminación con impurezas desde el orgánico cargado.

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……..

• . Electro-Obtención• Mayor descarte de electrolito para mantener bajo control los

niveles máximos permitidos de la impureza limitante.• Perdidas netas de sulfato de cobalto y aditivos.• Mayor reposición de agua desmineralizada para mantener niveles

de normales de operación.• Reposicion adicional de ácido para mantener una concentración

apropiada de ácido en el electrolito para una buena reextraccion.• Riesgo de corrosión de las placas de acero inoxidable (cloro).• Riesgo de oxidación del extractante en el caso de tener

manganeso.• Baja eficiencia de corriente en el caso de ingreso de fierro.• Riesgo de contaminación de cátodos• Aumento del potencial en caso de tener Mn.

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Dispersiones estables en SxFormacion de Borras

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Borras formadas en Sx68

Borras formadas en SX

•Dispersión estable formada por las fasesorgánica y acuosa estabilizada por sólidos ensuspensión o sólidos coloidales (Sílicecoloidal)

•La borra formada es un poderosoemulsificador.

•Produce viraje de continuidades de fases

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Causas que inciden en la formación de Borra en Sx

• La naturaleza y concentración de sólidos en la solución PLS yelectrolito agotado

• Las características del extractante y diluyente, sus productos dedegradación 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

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Características típicas de Borra en Sx

• Normalmente la borra esta constituida por una intima mezclade fase acuosa, fase orgánica, sólidos y eventualmente aireatrapado, 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 0.30lts/m3 PLS

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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 queoperan en orgánico continuo

• Genera mayores cantidades de crud el cual vuelve atraspasarse a la etapa siguiente

• Se genera una reacción creciente, al no tomar las accionesoportunas puede emulsificar toda la planta

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Opciones para la prevención y control de la borra

• Control riguroso de los sólidos alimentados en PLS desde lalixiviación

• 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 deorgánico en etapas E1, E2,W

• Mantener buena calidad de fase orgánica con tratamientoregenerativo con arcillas.

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Efecto de la continuidad de fases en el control de la borra

• Continuidad Acuosa :• - Mayores tasas de formación de borra

• - Menor eliminación de sólidos y natas vía refino

• - La borra tiende a dispersarse flotando sobre la faseorgánica

• Continuidad Orgánica :• - Menores tasas de formación de borra

• - Borra formada es mas compacta estabilizandose en la interfase

• - La remoción de borra es mas eficiente y controlada

• - Mayor eliminación de sólidos y natas vía refino

• - Etapa E2 actúa como etapa limpiadora

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Degradacion de Extractantes

- Causas- Efectos

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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, pero en ambos casos son mayores a las cetoxima.

• Contactos locales prolongados del orgánico con soluciones fuertemente ácidas y temperaturas sobre 45 C aceleran la descomposición de las oximas.

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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.

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Efectos de la degradación del extractante

• Los efectos que hacen sospechar que se puede estar frente auna situación de alto nivel de degradación de la oxima en elinventario de orgánico son:

• Reducción de la capacidad de transferencia de cobre en lassoluciones.

• Deterioro de las propiedades físicas de separación de fasesentre el acuoso y orgánico.

• “ En circuitos que operan con temperaturas normales ( 5 a 25C) y nivel de acidez libre adecuado en el electrolito, el índicede degradación para el extractante no debe exceder un 10%v/v”.

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III. Procesos Auxiliares- Tratamiento de Borras

- Tratamiento de Orgánico

-Reducción de Potencial Redox

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Procesos Auxiliares

• Dentro del proceso de Extracción por solventes existen otrasoperaciones anexas que no inciden directamente en elintercambio ionico de Sx, sin embargo son esenciales por laincidencia que tienen en la obtención de buenos resultadosoperacionales y para alcanzar un producto de alta calidad.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

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Tratamiento de Borra

• Existen 4 métodos principales que se aplican para larecuperación del orgánico contenido en la borra:

• - Centrifugación

• - Ruptura mecánica

• - Filtración

• - Agitación con guarfloc

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……

• A) Centrifugación:

• La borra extraída se recibe en un estanque provisto de unmecanismo de agitación con la finalidad de mantener unaalimentación homogénea, posteriormente es bombeada a unacentrifuga horizontal o vertical donde se separan loscomponentes por la acción de la fuerza centrifuga, estaemulsión estable constituida por 30-40% de acuoso, 55-60%de orgánico y 5-10% de sólidos se rompe siendo posible larecuperación de la fase orgánica.

• La Eficiencia de estos Equipos varia entre 85 y 90%dependiendo de la composición de la borra y del tipo decentrifuga utilizada.

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Centrifuga vertical84

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

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…..

• 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 defiltración

• Aplicación industrial se obtiene en la División El Teniente deCodelco y en planta de Cátodos de Escondida Coloso

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…..• B) Ruptura Mecánica• El tratamiento consiste en romper la emulsión estable

mediante agitación vigorosa de un volumen predeterminado deborra 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%

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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 paraplantas 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 resultadoen alta eficiencia de recuperación de orgánico

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Ruptura en Mezcladores de Sx

• En condiciones de continuidad orgánica se puede realizar unaruptura controlada

• Se debe operar con altas razones O/A (>1,3)

• El traspaso de borra se efectúa mediante una paleta a travésdel vertedero de orgánico

• Normalmente se opera desde la etapa S a E2, o bien E2 a E1

• Siempre existe el riesgo de un cambio de continuidad a acuosocontinuo, generando grandes arrastres o emulsificacion de lasfases

• Cuando se rompe la borra se produce un efecto deautolimpieza, esto justifica realizarlo en la etapa E2, ya quepermite una limpieza del sistema

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Combinación Sugerida en la operación de planta Sx

• Operar en continuidad orgánica todas las etapas

• Realizar autolimpieza controlada in situ cuando la situación lorequiera

• Ruptura mecánica para borra extraída desde decantadores

• Centrifugación de borra secundaria

• Restauración de propiedades física-químicas de orgánicorecuperado y orgánico obtenido en forma externa al circuitoSx

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Tratamientos regenarativos de orgánico

• Durante la operación continua de una planta Sx el inventario deorgánico esta expuesto a una serie de contaminaciones que enforma gradual afectara en sus condiciones físico-químicas, losefectos principales que causa un orgánico contaminado son:

• - Disminución de la tensión interfacial• - Aumento del tiempo de separación de fases• - Reducción en la cinética de extracción

• Los efectos se traduce en mayores arrastres de orgánico enacuoso y una reducción en la transferencia de cobre

• Cuando se detecta la presencia de algún elemento contaminante oalgún producto derivado de la degradación del reactivo esconveniente realizar un proceso regenerativo para restaurar suspropiedades.

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Cathode Purity = 99.9996 %

Certified LME and COMEX Producer Grade A Cathode

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