Lixiviacion tanques pachuca

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Lixiviación

Contenido

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1   Lixiviación

o 1.1   Definición de la operación unitaria

o 1.2   Descripción del proceso

o 1.3   Métodos de operación

o 1.4   Ecuaciones de diseño de la lixiviación

o 1.5   Equipos de lixiviación

1.5.1   Percoladores por cargas

1.5.2   Percoladores continuos

1.5.2.1   Extractor tipo Bollman

1.5.2.2   Extractor tipo Rotocel

1.5.2.3   Percolador de banda sinfín

1.5.2.4   Extractor tipo Kennedy

1.5.3   Lixiviación de una dispersión de sólido

1.5.3.1   Tanques agitados por cargas

1.5.3.2   Tanques Pachuca

1.5.4   Lixiviación continua de las dispersiones de sólidos

1.5.4.1   El extractor tipo Bonotto vertical de platos

1.5.4.2   El extractor tipo Hildebrandt de inmersión total

o 1.6   Cuestionario

o 1.7   Bibliografía

LixiviaciónDefinición de la operación unitaria

Lixiviación es la eliminación de una fracción soluble, en forma de solución, a partir de una

fase sólida permeable e insoluble a la cual está asociada. La separación implica,

normalmente, la disolución selectiva, pero en el caso extremo del lavado simple, consiste

sólo en el desplazamiento de un líquido intersticial por otro, con el que es miscible. El

constituyente soluble puede ser sólido o líquido y estar incorporado, combinado

químicamente o adsorbido, o bien mantenido mecánicamente, en la estructura porosa del

material insoluble. El sólido insoluble puede ser másico y poroso. Debido a su gran

variedad de aplicaciones y su importancia para diferentes industrias antiguas, la lixiviación

tiene otros nombres. Entre los que se encuentran en la ingeniería química están la

extracción, la extracción de sólido-líquido, la percolación, la infusión, el lavado y la

decantación por sedimentación.

Descripción del proceso

Una cuestión previa de suma importancia es la descripción del proceso de lixiviación que

requiere de la preparación adecuada y responsable del área donde se va a realizar la

acción de lixiviar. Para ello, los trabajos de acondicionamiento velan por no generar

impactos negativos al ambiente y al mismo tiempo lograr que el proceso sea eficiente.

Entre los trabajos que se realizan, cabe mencionar los estudios previos de suelo, agua y

aire, que brindan información valiosa para el diseño y seguimiento del proceso. Las áreas

de terreno dedicadas a este proceso son lugares amplios y llanos sobre la que se coloca

una membrana impermeable (conocida como geomembrana) que aislará el suelo de todo

el proceso químico que se ejecutará arriba. Además, en toda el área se acondiciona:

•Un sistema de cañerías distribuidas homogéneamente que se utilizan para transportar y

rociar la sustancia lixiviante sobre el mineral.

•Un sistema de tuberías (sistema de drenaje) especiales que recogen las soluciones que

se irán filtrando a través del material apilado durante el proceso.

1. La preparación del material: El material extraído de un yacimiento para su lixiviación

inicia su camino de preparación con su fragmentación (chancado y molienda) para

obtener dimensiones mucho más pequeñas de lo que antes eran grandes pedazos de

rocas (el tamaño final puede alcanzar hasta un tamaño de 30 micras1), con el objeto de

que el proceso de separación del mineral valioso sea más eficiente y rápido.

2. El transporte de material a la zona de lixiviación: Luego del chancado y molienda, el

material debe ser llevado y dispuesto adecuadamente sobre el área de lixiviación. Por lo

general las operaciones mineras usan para ello volquetes gigantes, aunque en algunos

casos se realiza este trabajo mediante fajas transportadoras.

3. Formando pilas: Para el adecuado proceso, es necesario que el material molido sea

acumulado sobre la membrana impermeable en montículos (pilas) de varias toneladas,

formando columnas de ellos de manera ordenada.

4. Bañado o Riego: Una vez completadas las pilas de acuerdo a la capacidad de la

membrana, se aplica en repetidas oportunidades y lentamente, a modo de riego por goteo

o aspersores, una solución especial sobre la superficie del material. La solución es la

mezcla de químicos disueltos en agua, los cuales varían dependiendo del material que se

este trabajando y los productos a obtener (oro, cobre, etc.). La solución líquida tiene la

propiedad de disolver el mineral y de esa manera fluir con el líquido hacia el sistema de

drenaje. Estos líquidos son transportados mediante las tuberías instaladas hacia una

poza.

5. Almacenaje y recuperación: Como se dijo líneas arriba, la sustancia obtenida del

proceso de riego es transportada hacia pozas construidas y acondicionadas para

almacenarlas en tanto se programe su ingreso a la siguiente etapa del proceso

(recuperación y concentración). Cabe indicar que al igual que se recupera mineral valioso

de la sustancia obtenida, se recupera también el agua involucrada en ella, la misma que

se reutiliza en los siguientes procesos de lixiviación, buscando hacer un uso más eficiente

de estos recursos. De igual forma, el área donde se realiza la lixiviación, es recuperada

luego de unos años de uso. Así se procede a restituir la vegetación propia de la zona,

cuidando y monitoreando su desempeño.

Métodos de operación

El mecanismo de la lixiviación puede incluir una solución física simple o la disolución

facilitada por una reacción química. Es posible que exista una resistencia externa. Es el

caso de una disolución con reacción química por lo que puede afectar a la velocidad de

lixiviación. Sea cual sea el mecanismo y el método de operación, resulta evidente que el

proceso de la lixiviación estará favorecido por:

•Tamaño de partícula, cuanto más pequeño sea más será el área de contacto entre el

sólido y el líquido extractor, favoreciendo la velocidad de transferencia de materia del

sólido al disolvente. Asimismo, se ve favorecida la difusión del soluto hacia el disolvente

por la menor distancia que ha de recorrer el soluto por el interior del sólido. Por otra parte,

es aconsejado que el tamaño de partícula sea lo más homogéneo posible, procurando

que no haya demasiadas partículas pequeñas que se alojen en los poros del sólido

impidiendo el paso del disolvente.

•El líquido disolvente extractor, debe de ser selectivo, y de baja viscosidad para facilitar su

flujo a través del sólido.

•La temperatura, que siempre es un factor favorecedor del proceso para la velocidad de

extracción. En cualquier caso el límite máximo de temperatura vendrá determinado por

otros condicionantes.

•La agitación, incrementa la transferencia de materia desde la superficie de la partícula

hacia la masa de la disolución.

Los equipos de lixiviación se distinguen por:

•El ciclo de operación: intermitente, continuo, intermitente de cargas múltiples.

•La dirección de las diferente corrientes: concurrente, a contracorriente, flujo híbrido.

Ecuaciones de diseño de la lixiviación

y = Cs / (As +Cs) x = C1 / (A1 + C1)

Sean:

A= solvente

B= sólido puro insoluble, libre de soluto y solvente

C= soluto

x= fracción en peso (o en masa) en la fase líquida

y= fracción en peso (o en masa) en la fase sólida

Cs: soluto que se encuentra en la fase sólida, ya sea que esté presente en la estructura

del sólido o disuelto en el líquido asociado

As: solvente asociado a la fase sólida

C1: soluto disuelto en la fase líquida

A1: solvente, en la fase líquida

De acuerdo con el concepto de equilibrio definido para la operación de lixiviación, se

cumple que:

yeq = xeq

la ecuación anterior representa una recta de pendiente m=1 en el diagrama x vs y. La

cantidad de líquido remanente que queda asociado a un sólido lixiviado depende de

varios factores; entre ellos se destacan la densidad, la viscosidad del fluido y la tensión

superficial. En las operaciones de varias etapas se pueden presentar que la cantidad de

líquido retenido o permanente sea la misma a la salida de cada etapa. En este caso el

balance de materiales se facilita puesto que las curvas o líneas de operación serán

siempre rectas en los diagramas x vs y.

Equipos de lixiviación

Se clasifican en dos categorías principales según el tipo de contacto:

•Los que realizan la lixiviación por percolación.

•Aquellos en que las partículas sólidas se dispersan en un líquido y, posteriormente, se

separan de él.

Por percolación existen dos tipos

Percoladores por cargas

Se trata de un gran tanque circular o rectangular de fondo falso. Los sólidos que se van a

lixiviar se dejan caer al tanque hasta una profundidad uniforme. Se rocían con un

disolvente hasta que su contenido de soluto se reduce hasta un mínimo y a continuación

se excavan. El flujo en contracorriente del disolvente a través de una serie de tanques es

habitual, entrando nuevo disolvente al tanque que contiene el material más agotado.

Algunos tanques funcionan a presión, para contener disolventes volátiles o incrementar el

índice de percolación. Una serie de tanques a presión que funcionan con flujo de

disolvente en contracorriente se denomina batería de difusión.

Percoladores continuos

Los sólidos gruesos se lixivian, también, mediante la percolación en equipos de lecho

móvil, incluyendo clasificadores basculantes de plataforma sencilla o múltiple, equipos de

contacto mediante cestos y transportadores horizontales de bandas.

Estos son: -Extractor tipo Bollman -Extractor tipo Rotocel -Percolador de banda sinfín -

Extractor tipo Kennedy

Extractor tipo Bollman

Este tipo de extractor es muy peculiar, ya que cuando trabajamos con sólidos resulta muy

difícil operar de forma continua, sin embargo este tipo de extractor lo permite. Es una

unidad elevadora de cestas diseñada para manejar de 2.000 a 20.000 kg/h de sólidos

desmenuzables. Los cubetos (cestas) con el fondo perforado se colocan en una banda

con movimiento sinfín. Los sólidos secos, alimentados a los cestos que descienden, se

rocían con disolvente parcialmente enriquecido. Al elevarse, los cestos, en la otra sección

de la unidad, los sólidos se rocían con disolvente puro en contracorriente. Los sólidos

agotados se descargan de los cestos, en la parte superior de la unidad, a un transportador

de palas; y el disolvente enriquecido se impulsa desde el fondo de la unidad.

Extractor tipo Bollman

Extractor tipo Rotocel

Está formado por compartimentos en forma de sectores anulares, con pisos permeables

al líquido que giran alrededor de un eje central. Los compartimentos pasan de forma

sucesiva por el punto de alimentación, por un conjunto de rociadores de disolvente, una

sección de drenaje y una de descarga (donde el fondo tiene una abertura para descargar

los sólidos extraídos). La zona de descarga es contigua al sector o zona de alimentación.

La extracción en contracorriente se logra con la alimentación de disolvente fresco,

únicamente en el último compartimento anterior a la descarga, y lavando los sólidos en

cada compartimento con el efluente recirculado que procede del compartimento siguiente.

Extractor tipo Rotocel

Percolador de banda sinfín

Es similar al Rotocel, pero la alimentación, la pulverización de disolvente, el drenaje y los

puntos de descarga son lineales en vez de circulares.Algunos ejemplos son el extractor

del tipo Smet de banda (sin compartimentos) y el de tipo Lurgi de banda con bastidores

(con compartimentos).

Extractor tipo Kennedy

En este equipo, el disolvente fluye por gravedad de cámara a cámara, en contracorriente

con el movimiento de los sólidos. Está compuesto por una serie lineal de cámaras

horizontales a través de las cuales se desplazan, en sucesión, los sólidos a lixiviar por

medio de un impulsor, de velocidad lenta. Existe la posibilidad de efectuar drenajes entre

las etapas cuando el impulsor provoca la elevación de los sólidos por encima del nivel de

líquido antes de vaciarlos en la siguiente cámara. IMAGEN

Aquellos en que las partículas sólidas se dispersan en un líquido y, posteriormente, se

separan de él. En ésta última categoría, se dan dos tipos:

• Lixiviación de una dispersión de sólido.

• Lixiviación continua de las dispersiones de sólidos

Lixiviación de una dispersión de sólido

Dentro de este tipo explicaremos varios equipos tales como:

Tanques agitados por cargas

Estos tanques son agitados mediante impulsores coaxiales (turbinas, paletas o hélices)

que se utilizan habitualmente para la disolución por cargas de sólidos en líquidos. La

principal función del agitador es proporcionar disolvente no agotado a las partículas de

material durante el período que se encuentran en el tanque y circular suavemente los

sólidos a través del fondo del tanque o suspenderlos simplemente por encima del fondo.

Después de producida la lixiviación se pueden separar los sólidos mediante el

asentamiento y la decantación, o con filtros externos, centrífugas o espesadores.

Tanques Pachuca

Los minerales de oro, uranio y otros metales se lixivian con frecuencia por cargas en

grandes recipientes agitados, mediante aire, que se conocen como tanques Pachuca. Un

tanque típico es un cilindro vertical con la sección de fondo cónica. Antes de descargar el

aire en la superficie del líquido, el aire en el interior provoca una importante circulación,

con un sustancial flujo de la mezcla que, posteriormente, desciende por la parte interior

del recipiente.

Lixiviación continua de las dispersiones de sólidos

Dentro de este tipo explicaremos varios equipos tales como:

El extractor tipo Bonotto vertical de platos

Consiste en una columna dividida en compartimentos cilíndricos mediante la disposición

de platos horizontales espaciados a distancias iguales. Cada plato tiene una abertura

radial (rendija) colocada a 180° con respecto a las aberturas de los platos situados

inmediatamente por encima y por debajo y que se limpian mediante un raspador radial

giratorio. Alternativamente, los platos pueden montarse sobre un eje coaxial y rotar sobre

palas estacionarias. Los sólidos caen como una cortina en el disolvente que fluye hacia

arriba por la torre. Los sólidos son retirados por el fondo del equipo mediante un tornillo

sinfín y un compactador.

Extractor tipo Bonotto vertical de platos

El extractor tipo Hildebrandt de inmersión total

En este equipo, La superficie helicoidal se perfora, para que el disolvente pueda atravesar

la hélice en contracorriente. Los tornillos sinfín están diseñados de modo que permitan la

compactación de los sólidos durante su paso por la unidad. Existen ciertas posibilidades

de que se produzcan pérdidas de disolvente y un flujo excesivo de alimentación, por lo

que el funcionamiento más adecuado está limitado a sólidos ligeros y permeables.

Cuestionario

1- ¿En qué consiste la lixiviación?

La lixiviación es un proceso por el cual se extrae uno o varios solutos de un sólido,

mediante la utilización de un solvente líquido. Ambas fases entran en contacto íntimo y el

soluto o los solutos se separan ante la presencia del solvente, lo que produce una

separación de los componentes originales del sólido

2- ¿Hay alguna manera de realizar lixiviación de manera continua?

Cuando se trabaja con sólidos es muy difícil operar de forma continua, sin embargo, el

extractor de tipo Bollman lo permite. Los cubetos (cestas) con el fondo perforado se

colocan en una banda con movimiento sinfín. Los sólidos secos, alimentados a los cestos

que descienden, se rocían con disolvente parcialmente enriquecido. Al elevarse, los

cestos, en la otra sección de la unidad, los sólidos se rocían con disolvente puro en

contracorriente. Los sólidos agotados se descargan de los cestos, en la parte superior de

la unidad, a un transportador de palas; y el disolvente enriquecido se impulsa desde el

fondo de la unidad.

3- ¿Qué aspectos debemos tener en cuenta antes de comenzar el proceso de la

lixiviación?

Antes de comenzar este proceso debemos tener en cuenta el no generar impactos

negativos al medio ambiente y al mismo tiempo lograr que este proceso sea eficiente

4- Al extraer de un yacimiento cierto material, ¿podríamos comenzar su ixiviación

instantáneamente?

Lo más probable es que éste materia extraído antes de ser lixiviado pase por una

trituradora para así poder obtener pedazos de roca mucho más pequeños de los que

teníamos al principio, con el fin de que el proceso de separacion del mineral valioso sea

más eficiente y rápido.

Bibliografía

- Introducción a la ingeniería química. Editorial síntesis.

- Manual del ingeniero químico. Robert Perry

- Fundamentos de la ingeniería Vol.II. Coulson-Richardson

- Operaciones unitarias en ingeniería química. Mc Graw Hill.

- Curso de química técnica. Ed. Reverté S.A.