LIXIVIACIÓN (EXTRACCIÓN SÓLIDO- LÍQUIDO)McCabe cap. 19, Perry cap. 18.

Proceso de separación en el cual una fase sólida (suspensión, oclusión) es tratada, con un solvente extractor, y se logra separar la parte soluble. Luego la parte soluble se separa de su extractor.

F+Lext(L)=Mar k(S )+Lixiviad o(L)

Donde: F=Mark+soluto solubleLixiviado=Lext+soluto solubleLext = líquido extractorMark= corriente de sólidos a ser extraídos. También llamado pulpa o pasta. Lixiviado = corriente de líquido que contiene el soluto extraído. También llamado miscela o extracto.

Tipos de Soluto:

1. Soluto ocluido en cavidades de Mark 2. Soluto en suspensión de Mark 3. Soluto en solución sólida de Mark

Operaciones previas según tipo de soluto: (Preparación) 1. Secado + molido + tamizado 2. Molido + tamizado3. Muy difícil

Protagonistas:o Soluto (migrante)

o Fase Sólida (mark)

Resistenciaso Velocidad disolvente (Lext) a superficie de sólido

o Velocidad de difusión de soluto a través del sólido.

Relaciones necesarias: o Lext no disuelve a Mark

o Lexty soluto afines pero separables en operaciones posteriores, no

poseen puntos de ebullición cercanos, no azeotropos.

o Tamaño de partícula pequeña (pero no tanto). Debe molerse y

tamizarse para tamaño uniforme. o La estructura del sólido influye en la velocidad de extracción.

o Baja humedad. (X BS)

o La agitación es importante ya que domina la TDM

Equipo de lixiviación:

Lixiviación por percolación a través de lecho estacionario de sólidos:Para el caso de sólidos que forman una masa abierta y permeable, el disolvente se puede percolar en lecho no agitado de sólidos.

Se realiza en un tanque con un falso perforado, que soporta sólido y permite salida del disolvente.

Su operación es por lotes, al cargar los sólidos, estos se rocían con disolvente. Cuando el contenido del soluto es mínimo, se descargan. En algunos casos no es suficiente un solo paso y se utiliza una batería de tamices en flujo a contracorriente. En este caso tanto el disolvente como los sólidos se pueden cargar y descargar de cada tanque. A este tipo se le conoce como proceso Shanks.

Si el disolvente es volátil, se utilizan recipientes cerrados operados a presión. Se requiere presión para forzar el disolvente a través del lecho si los sólidos son poco permeables. A este tipo de extracción se le conoce como batería de difusión.

Lixiviación en lecho móvilo Extractor tipo Bollman: posee un elevador de canjilones con

perforaciones en el fondo de los mismos. En la parte superior se rocían con miscela intermedia (disolución de disolvente que contienen algo de aceite extraido y partículas sólidas). El disolvente y los sólidos descienden paralelamente en la parte derecha. En el lado izquierdo, los sólidos ascienden y se rocía una corriente de disolvente puro, que se percola a través de los sólidos en contracorriente. Los sólidos ya extraídos se retiran de la parte superior.

Lixiviación de sólidos dispersos Se utiliza para el caso de sólidos que forman lechos impermeables, generalmente sólidos finos en suspensión líquida.

Los sólidos se dispersan mediante agitación con impulsores giratorios. El residuo o lixiviado se separa de la disolución concentrada por sedimentación o filtración. Si los sólidos son demasiado finos, se utiliza centrifugación. El soluto o material disuelto se recupera del lixiviado por cristalización o evaporación.

A la izq: Extractor de platos verticales (Bonotto). Extracción continua.

En algunos casos se utiliza tanques conectados en serie operando en forma continua y a contracorriente.

Balances de Materia

Disolución total :V n+1+La=V a+Ln

Soluto:V n+1 yn+1+La xa=Ln xn+V a ya

Donde: xa=disoluciónenel sólidoqueentra ; xb=disoluciónenel sólidoque sale ;yb=disolvente fresco que entraen el sistema ; ya=disolución concentradaque sale ;L=sólidoque fluyeV=líquidoque fluyeen contracorriente

Diagrama McCabe Thiele:

Línea de Operación:

yn+1=( LnV n+1

)xn+V a ya−La xaV n+1

Número de etapas ideales: Si la masa de la disolución retenida por el sólido es independiente de la concentración, Ln es constante y la línea de operación es recta.Para dicho caso, se puede utilizar el diagrama McCabe Thiele con la ecuación:

N=log ¿¿¿

*A parte de McCabe Thiele, se pueden usar otros diagramas de concentración para los cálculos de lixiviación, entre esos: el diagrama ternario (como el de ELL), y el diagrama de Ponchon Savariti.