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OPERACIONES UNITARIAS TRABAJO FINAL Lixiviación

Fernanda Cuba Hurtado Rosa Herrera Zeballos IND. 7-1

“Los alumnos declaran haber realizado el trabajo según las normas de la Universidad Católica San Pablo”

ÍNDICE

Contenido INTRODUCCIÓN.............................................................................................4 Objetivos.......................................................................................................... 5 Objetivo principal..........................................................................................5 Objetivos Específicos...................................................................................5 MARCO TEÓRICO...........................................................................................6 1.

CONCEPTO DE LIXIVIACION..............................................................6

2.

PROCESO DE LIXIVIACION.................................................................6 a)

Proceso de Lixiviación por sustancias biológicas..................6

b) Proceso de Lixiviación para materiales inorgánicos y orgánicos.................................................................................................7 3.

PREPARACIÓN DE LOS SOLIDOS PARA LA LIXIVIACIÓN.................7 a)

Materiales inorgánicos y orgánicos.........................................7

b)

Materiales Animales y Vegetales..............................................8

4.

VELOCIDAD DE LIXIVIACION..............................................................8 Rapidez de lixiviación cuando se disuelve un sólido................9

a)

b) Rapidez de lixiviación cuando controla la difusión en el sólido.....................................................................................................10 5.

EQUIPOS DE LIXIVIACIÓN................................................................10 a) Lixiviación por percolación a través de un lecho de estacionario de solidos........................................................................11 b)

Lixiviación en lecho móvil........................................................12

c)

Lixiviación de solidos dispersos.................................................15

6. RELACIONES DE EQUILIBRIO Y LIXIVIACION EN UNA SOLA ETAPA (Geankoplis, 2013) p819............................................................................16 a)

Relaciones de equilibrio...........................................................16

b)

Lixiviación en una sola etapa..................................................18

7.

LIXIVIACION A CONTRA CORRIENTE EN MULTIPLES ETAPAS......19

8.

METODOS DE LIXIVIACION...............................................................20

a)

Lixiviación In Situ.....................................................................20

b)

Lixiviación en montones o terrenos.......................................21

c)

Lixiviación en tanques.................................................................21

d)

Lixiviación por percolación......................................................21

e)

Lixiviación por agitación..........................................................21

f)

Lixiviación a presión....................................................................22

9.

LIXIVIACIÓN EN MINERALES DE COBRE........................................22 a)

Aspectos generales...................................................................22

b)

Lixiviación del cobre por agitación.........................................24

c)

Problema propuesto:...................................................................27

CONCLUSIONES:.........................................................................................33 Bibliografía.....................................................................................................33

INTRODUCCIÓN Como Ingenieros Industriales es necesario tener conocimiento de las maquinas necesarias que operan en una planta industrial, ya que debemos conocer el proceso que se lleva a cabo, de la misma manera debemos conocer cuáles son las maquinas que permiten que esta transformación se realice y finalmente poder obtener el Producto Final deseado. El Presente trabajo se realizó para tener conocimiento sobre la Operación Unitaria de Lixiviación, también llamada Extracción Liquido

Solido.

De

esta

manera

complementaremos

los

conocimientos ya adquiridos en el curso del mismo nombre, para poder tener una visión más amplia, conocer la parte teórica de la Lixiviación, su clasificación, entre otras y de la misma manera poder conocer cuál es su principal aplicación en nuestro medio, al igual, saber cómo resolver un problema de este tipo por medio del estudio de ejemplos. Este estudio realizado nos permitirá ilustrarnos sobre este proceso, para poder desarrollarnos en nuestro medio como futuros profesionales controlando los distintos procesos y sabiendo la forma de cálculo.

Objetivos Los objetivos fijados para el desarrollo del presente trabajo de investigación se ha considerado lo siguiente: Objetivo principal El objetivo central de este trabajo es establecer la relación de la recuperación de cobre y el proceso de lixiviación sólido - líquido, para obtener un modelo que represente el comportamiento del proceso. Plantear un caso práctico para desarrollar en el cual el estudio de la investigación teórica esté relacionada

a un modelo

matemático del proceso.

Objetivos Específicos  Conocer la definición, clasificación y el proceso de lixiviación.  Desarrollar una metodología para determinar la recuperación

de

matemático

que

cobre,

aplicando

represente

el

un

modelo

proceso

de

lixiviación.  Evaluación del mineral oxidado de cobre utilizando agentes oxidantes.  Evaluar el tamaño de la partícula, tiempo de lixiviación, velocidad de agitación, y concentración de lixiviante, utilizando métodos de lixiviación.

MARCO TEÓRICO 1. CONCEPTO DE LIXIVIACION Separación de uno o varios de los componentes de una mezcla sólida mediante un disolvente líquido ajeno a la misma (Harriot, Mc Cabe, Smith, 2007, p. 14). 2. PROCESO DE LIXIVIACION a) Proceso de Lixiviación por sustancias biológicas En

la

industria

de

procesos

biológicos

y

alimenticios, muchos productos se separan de su estructura natural original por medio de una lixiviación líquido-sólido. Un proceso importante es la lixiviación de azúcar de la remolacha con agua caliente. (Geankoplis, 2013, p. 813) Otro uso importante que esta operación tiene es en la producción de aceites vegetales, para extraer aceite

de

cacahuate,

soya,

semillas

de

lino,

semillas de ricino, semillas de girasol, semillas de algodón, harina, pasta de palo e hígado de hipogloso. Otros usos además son los que se dan en la industria farmacéutica ya que se obtiene una gran diversidad de productos por lixiviación de raíces, hojas y tallos de plantas. En la producción de café "instantáneo" soluble, el café tostado y molido se somete a una lixiviación con agua pura.

b) Proceso de Lixiviación para materiales inorgánicos y orgánicos Los procesos de lixiviación son de uso común en la industria metalúrgica. Los metales útiles suelen encontrarse en mezclas con grandes cantidades de constituyentes indeseables, y la lixiviación permite extraerlos en forma de sales solubles. Las sales de cobre se disuelven o se lixivian de los minerales molidos que contienen otras sustancias por medio de soluciones de ácidos sulfúricos o amoniacales. Para la obtención de otros minerales como es el cobalto, níquel y oro, también utilizan en su proceso de obtención la operación de lixiviación (Geankoplis, 2013, p.813) 3. PREPARACIÓN DE LOS SOLIDOS PARA LA LIXIVIACIÓN a) Materiales inorgánicos y orgánicos. Según el autor (Geankoplis, 2013), el método de preparación del sólido depende de distintas variables como son el

alto grado de la proporción del

constituyente soluble presente, de su distribución en el material sólido original, de la naturaleza del sólido, que puede estar constituido por células vegetales o el material soluble estar totalmente rodeado por una matriz de materia insoluble, y del tamaño de partícula original. Si la materia soluble está rodeada de una matriz de materia insoluble, el disolvente se debe difundir hacia el interior para ponerse en contacto y disolver el

material soluble, y después difundirse hacia afuera. Esto ocurre en muchos procesos hidrometalúrgicos, en los que se lixivian sales metálicas de minerales metálicos. En estos casos se procede a una trituración y molienda previa de los materiales para aumentar la velocidad de lixiviación, pues de esta manera las porciones solubles quedan más accesibles a la acción del disolvente. (p.813)

b) Materiales Animales y Vegetales Los materiales biológicos tienen estructura celular y los constituyentes solubles suelen estar dentro de las células. En ocasiones, la velocidad de lixiviación es bastante baja, debido a que las paredes celulares constituyen una resistencia adicional a la difusión. No obstante, es poco práctico moler los materiales biológicos a tamaño suficientemente pequeño para exponer el contenido de las células individuales través de ellas. (Geankoplis, 2013, p.814) 4. VELOCIDAD DE LIXIVIACION El autor Geankoplis, 2013, escribió que en la lixiviación de materiales solubles del interior de una partícula por acción de un disolvente, el proceso general consiste en los siguientes pasos: el disolvente se transfiere del volumen de solución a la superficie del sólido. Después, dicho disolvente penetra o se difunde en el sólido. El soluto se disuelve en el disolvente. Entonces, el soluto se difunde a través de la mezcla de sólido y disolvente

hasta la superficie de la partícula. Finalmente, el soluto se transfiere a la solución general. Los numerosos fenómenos que se presentan en este proceso hacen poco práctico y casi imposible aplicar una teoría definida a la acción de lixiviación. En general, la velocidad de transferencia del disolvente de la solución general hasta la superficie del sólido es bastante rápida, y la velocidad hacia el interior del sólido puede ser rápida o lenta. Sin embargo, en la mayoría de los casos éstas no son las etapas que limitan la velocidad del proceso

total

disolventes

de

suelen

lixiviación. ocurrir

al

La

transferencia

principio,

cuando

de las

partículas se ponen en contacto con el disolvente; aun así, la disolución del soluto en el disolvente en el interior del sólido puede ser un simple proceso físico de disolución o una verdadera reacción química que libera al soluto para la disolución. El conocimiento del proceso de disolución es bastante limitado y el mecanismo puede ser diferente en cada caso (Kl). La velocidad de difusión del soluto a través del sólido, y la del disolvente hasta la superficie del sólido, suelen ser la resistencia que controla el proceso global de lixiviación y dependen de diversos factores. (p.814) a) Rapidez de lixiviación cuando se disuelve un sólido. Cuando un material se disuelve de un sólido a la solución

de

disolvente,

la

velocidad

de

transferencia de masa desde la superficie sólida al líquido, suele ser el factor que controla la totalidad

del proceso. La velocidad de transferencia de masa del soluto A qué se está disolviendo en la solución de volumen Vm3 es (Geankoplis, 2013, p.814) ÑA =K L (C AS−C A ) A donde NA son los kg/mol de A que se disuelven en la solución/s, A es el área superficial de las partículas

en

m2,

kL

es

el

coeficiente

de

transferencia de masa en mis, cAS es la solubilidad de saturación del soluto sólido A en la solución en kg mol/m3, y CA es la concentración de A en la solución en el tiempo t s, en kg mol/m3. La solución tiende de manera exponencial a condiciones de saturación. (Geankoplis, 2013, p.815)

b) Rapidez de lixiviación cuando controla la difusión en el sólido. En caso de

que

la

difusión

en

estado

no

estacionario en el sólido sea la resistencia que controla el proceso de lixiviación del soluto con un disolvente siguientes

externo,

pueden

aproximaciones.

ser

útiles

(Geankoplis,

las

2013,

p.816)

5. EQUIPOS DE LIXIVIACIÓN Cuando

los

sólidos

forman

una

masa

abierta

y

permeable a lo largo de toda la operación de lixiviación, el solvente se percola a través de un lecho no agitado de

sólidos. Con sólidos impermeables o materiales que se desintegran

durante

la

lixiviación,

los

sólidos

se

dispersan en el solvente y después se separan de él. Ambos métodos pueden realizarse por cargas o en operación continua. (Harriot, Mc Cabe, Smith, 2007, p. 14).

a) Lixiviación por percolación a través de un lecho de estacionario de solidos La lixiviación de un lecho estacionario de sólidos se realiza en un tanque con un fondo falso perforado para soportar los sólidos y permitir la salida del solvente. Los sólidos se cargan en el tanque, se rocían con el solvente hasta reducir su contenido de soluto a un valor económicamente mínimo y luego se vacían. En algunos casos, la velocidad de disolución es tan rápida que es suficiente un solo paso del solvente a través del material, pero es más frecuente utilizar flujo en contracorriente del solvente a través de una batería de tanques. Que posteriormente se llamara batería de extracción. En algunos casos de lixiviación en lechos de sólidos, el solvente es volátil, por lo que es preciso utilizar recipientes cerrados operados a presión. También se requiere presión para forzar el paso de solvente a través

del

permeables.

lecho

en

el

caso

de

sólidos

poco

Una serie de estos tanques de presión operados con flujo de solvente en contracorriente recibe el nombre de batería de difusión. (Harriot, Mc Cabe, Smith, 2007, p. 14).

b) Lixiviación en lecho móvil En los aparatos que se presentan en la figura 1, los sólidos se mueven a través del solvente con muy poca o ninguna agitación. El extractor de Bollman (figura 1a) contiene un elevador de palas en el interior de una carcasa cerrada. Hay perforaciones en el fondo de cada pala. Tal como se muestra en el dibujo, en el extremo superior derecho de la máquina las palas son cargadas con sólidos en forma de hojuelas, como frijoles de soya y se rocían con una cantidad apropiada de miscela intermedia a medida que descienden. La miscela intermedia es una solución intermediaria del solvente que contiene algo de aceite extraído y de pequeñas partículas sólidas. A medida que los sólidos y el solvente descienden en corrientes paralelas por la parte

derecha

de

la

máquina,

el

solvente

va

extrayendo más aceite de la soya. Al mismo tiempo los sólidos finos se separan del solvente por filtración, de

forma

que

es

posible

bombear

la

miscela

totalmente limpia desde el fondo derecho de la carcasa.

A

medida

que

los

frijoles

de

soya

parcialmente

extraídos

ascienden

por

la

parte

izquierda de la máquina, una corriente de solvente puro percola a través de ellos en contracorriente y después se bombea desde el colector izquierdo hasta el

tanque

de

almacenamiento

de

la

miscela

intermedia. Los frijoles de soya extraídos se vacían de las palas de la parte superior del elevador en una tolva, de donde se retiran mediante un transportador de paletas. La capacidad de unidades típicas es de 50 a 500 toneladas de soya durante 24 horas. (Harriot, Mc Cabe, Smith, 2007). FIGURA 1 a) Extractor de Bollman

Figura1: Equipo de lixiviación de lecho móvil: a) extractor de Bollman; b) extractor de Rotocel (con permiso de McGraw – Hill, Inc) Figura 1b. Extractor Rotocel En la figura 1 se ilustra el extractor Rotocel, en el cual una

canasta

horizontal

compartimientos permeable

al

está

amurallados

líquido.

La

dividida

con

un

canasta

dentro

piso

rota

que

de es

lentamente

alrededor de un eje vertical. Para cada compartimiento los sólidos son admitidos en el punto de alimentación; los compartimientos pasan sucesivamente una serie de fases de rociado de solvente, una sección de drenaje y un

punto

de

descarga

en

el

cual

el

piso

del

compartimiento se abre para descargar los sólidos extraídos. Los compartimientos vacíos se movilizan al punto de alimentación para recibir la siguiente carga de sólidos. Para obtener la extracción en contracorriente,

antes del punto de descarga se alimenta sólo al último compartimiento de solvente fresco, y los sólidos en cada compartimiento precedente se lavan con el efluente del chorro sucesivo. c) Lixiviación de solidos dispersos Según los autores Harriot, Mc Cabe, Smith (2007) Los sólidos que forman lechos impermeables, bien antes o durante la lixiviación, se tratan dispersándolos en el disolvente mediante agitación mecánica en un tanque o mezclador de flujo. El residuo lixiviado se separa después de la solución concentrada por sedimentación o filtración. De esta forma es posible lixiviar pequeñas cantidades de material por cargas en un tanque agitado, con una salida en el fondo para retirar el residuo

sedimentado.

La

lixiviación

continua

en

contracorriente se obtiene con varios espesadores de gravedad conectados en serie, como se muestra en la figura 23.2, o bien, cuando el contacto en un espesador no resulta adecuado, se coloca un tanque de agitación entre cada pareja de espesadores. Un rendimiento adicional, que se utiliza cuando los sólidos son demasiado finos para sedimentar por gravedad, consiste en separar el residuo de la miscela en

un

sistema

de

centrífugas

continuas

de

transportador helicoidal de tazón de sólidos. Se han desarrollado muchos otros dispositivos de lixiviación para fines especiales, tales como la extracción con solventes de diferentes aceites de semillas. Cada

diseño específico está regido por las propiedades del solvente y del sólido que se lixivia. Con frecuencia, el material disuelto o soluto se recupera por cristalización o por evaporación. 6. RELACIONES DE EQUILIBRIO Y LIXIVIACION EN UNA SOLA ETAPA (Geankoplis, 2013) p819 a) Relaciones de equilibrio Para analizar una lixiviación en una sola etapa y en etapas a contracorriente se requieren, al igual que en la extracción líquido-líquido, una ecuación de línea de operación o relación de balance de materia y las relaciones de equilibrio entre ambas corrientes. Se supone que el sólido libre de soluto es insoluble; si hay suficiente disolvente presente para que todo el soluto del sólido de entrada pueda disolverse en el líquido, el equilibrio de la lixiviación se alcanza cuando se ha disuelto el soluto. Por tanto, todo el soluto se disuelve por completo en la primera etapa. En general, existe suficiente tiempo para que esto ocurra en la primera etapa. También se supone que no hay adsorción del soluto en el sólido durante la lixiviación. Esto significa que la solución de la fase líquida que sale de una etapa es la misma que la que permanece con la matriz sólida en la suspensión sedimentada que abandona la etapa.

Diagramas de equilibrio para el lixiviado. Los datos de equilibrio se pueden graficar en un diagrama rectangular como fracciones en peso de los tres componentes: soluto (C), sólido inerte o lixiviado (B) y disolvente (A). Las dos fases son la de derrame (líquido) y la de flujo inferior (suspensión). La concentración del sólido insoluble o inerte B en la mezcla de la solución o en la mezcla de la suspensión, se expresa en unidades de kg (lbm).

N=

kg de solido lb de sólido = kg de disolución lb de solución

Hay un valor de N para el derrame en el que N = O y, en el caso del flujo inferior, N tendrá valores diferentes que dependerán de la concentración del so luto en el líquido. Las composiciones del soluto A en el líquido se expresan como fracciones en peso: X A=

Kg de A kg de soluto = =liquido de derrame kg de A+ kg de C kg de disolución

y A=

Kg de A kg de soluto = =liquido en la suspensión kg de A+ kg de C kg de solución

Figu ra 2: Diversos diagramas de equilibrio típicos: a) caso de líneas de unión verticales y Ya = Xa, b) caso en el que, para las líneas de unión, Ya = Xa.

b) Lixiviación en una sola etapa En la figura 2a se muestra un proceso de lixiviación en una sola etapa, donde Ves kg/h (lbn/h) de solución de delTame con una composición xA' y L es kg/h de líquido en la suspensión, con una composición YA

basada en cierto flujo de B kg/h de sólido seco y libre de soluto. Las ecuaciones del balance de materiales son

casi

extracción

idénticas

a

las

líquido-líquido

ecuaciones

en

una

sola

para

una

etapa

y

corresponden a las siguientes expresiones para un balance total de la solución (soluto A + disolvente C), un balance de componentes respecto a A y un balance de sólidos respecto a B, respectivamente: L0 +V 2=L1 +V 1=M L0 y A 0+ V 2 x A 2=L1 y A 1 +V 1 x A 1 =M x AM B=N 0 L0+ 0=N 1 L1+ 0=N m M Donde M es la velocidad total de flujo en kg de A + C/h, y xAM y NM son las coordenadas de este punto M. No se necesita un balance con respecto a C, pues xA +Xc = 1.0 YYA + Yc = 1.0. Como se demostró con anterioridad, L]MY] debe formar una recta, lo mismo que L¡fV2'. Este es el caso de la figura 12.9-2b. Además, L¡ y V1 deben estar situados en una línea de unión vertical donde el punto M es la intersección de ambas

líneas.

Si

la

entrada

Lo

representa

la

alimentación sólida nueva que se va a lixiviar y que no

contiene

disolvente

C,

estará

localizada

encima de la línea de N contra Y en la figura 2b.

por

7. LIXIVIACION A CONTRA CORRIENTE EN MULTIPLES ETAPAS El método más importante de lixiviación consiste en la utilización de etapas continuas en contracorriente. Aun en una batería de extracción, donde el sólido no se desplaza físicamente de una etapa a otra, la carga de una celda se trata por una sucesión de líquidos de concentración constantemente decreciente como si se fuese desplazando de una etapa a otra en un sistema en contracorriente. Debido a su importancia, aquí sólo se estudiará el método continuo en contracorriente. Por otra parte, puesto que por lo general se utiliza un método por etapas, no se considerará el método de contacto diferencial. Al igual que en otras separaciones de cascadas de etapas, la lixiviación se considera, en primer lugar, desde el punto de vista de etapas ideales y, después, tomando en cuenta la eficiencia de las etapas.

Balance de soluto C en la etapa n: En−1 Y n−1+ R on

8. METODOS DE LIXIVIACION a) Lixiviación In Situ LA lixiviación IN Situ se aplica en ares circuncidadas por roca hermética e impermeable para disolver los valores, con mayor , frecuencia de cobre, que contienen depósitos de mineral de baja ley y los rebajes ya minados y de los pilares de soporte dejados

por

los

métodos

convencionales

de

explotación tratándose de depósitos minerales de alta lay. (Biblioteca USON) b) Lixiviación en montones o terrenos En referencia lo leído esta se utiliza para recuperar los valores de minerales de baja ley o minerales difíciles de procesar por flotación.

c) Lixiviación en tanques Esta se dá de dos maneras: a) Se efectúa a gran escala lixiviando miles de toneladas de mineral poroso, utilizando grandes tanques de concreto mediante una seria de operaciones de lixiviación y precipitación.

b) Se efectúa en menor escala, con tanques agitados.

d) Lixiviación por percolación Se utilizan tanques de concreto, este procesos puede durar varios días. Se emplea ara minerales de alta le que contienen del 1.0% al 2.0% de metal en forma soluble. Esta es esencialmente una operación por lotes.

e) Lixiviación por agitación Se utiliza en minerales de leyes más altos cuando el volumen por tratar es más pequeño que ara la lixiviación por el método de percolación y cuando el mineral esta molido de un tamaño muy fino. Se recurre a la agitación mediante burbujeo o bien la agitación mecánica para mantener la pulpa en circulación hasta que se lora la disolución completa.

f) Lixiviación a presión Esto se hace con dos fines: uno para acelerar la disolución de todos los valores que contiene la solución de lixiviación y para mejorar la solubilizarían

de los sólidos que son solubles lentamente a la presión atmosférica. Esta permite temperaturas más altas que la que es posible tener con los tanques abiertos y esto acelera también la rapidez de la disolución.

9. LIXIVIACIÓN EN MINERALES DE COBRE a) Aspectos generales A medida que pasa el tiempo, la tecnología ha venido incrementando y esto no es ajeno en el proceso de lixiviación del cobre haciéndola cada vez más eficiente y económica. Este proceso se puede dividir en los solventes utilizados, en los distintos procesos que son aplicados a los minerales así como los distintos métodos de lixiviación. Lo que nos indica la tesis publicada en la biblioteca USON es que el cobre fue, indudablemente, el primer metal producido por métodos hidrometalúrgicos. La primera técnica que por muchos años se usó fue la cementación del hierro en aguas de mina o soluciones semejantes que contenían cobre; aunque este fue uno de los primeros fenómenos químicos conocidos no se tomó en cuenta su utilidad durante muchos años y esto se debió a la dificultad y costo de obtener el hierro metálico. Se considera que un mineral es adecuado para tratarse por el método de lixiviación cuando este no responde debidamente a los tratamientos por concentración gravimétrica, flotación u otro procedimiento sencillo. El metal deseado puede encontrarse en estado libre, o bien en forma de

sulfuro, carbonato, silicato, óxido o sulfato.(Biblioteca USON) Cuando se trabaja en condiciones altamente oxidantes, las reacciones de lixiviación tienden a ser más lentas ya que estas se producen por una alta presión de oxígeno. “La velocidad de disolución depende del tipo de lixiviación y de las condiciones que se encuentren en contacto, pero los ciclos de lixiviación típicos de minerales oxidados son de 2 a 5 horas para concentrados finos con lixiviación agitada, de 5 a 10 días para partículas aglomeradas en vat leaching (lixiviación inundado) y de 100 a 180 días para deap leaching (lixiviación en terrenos).” (Biblioteca USON) Métodos más comunes de procesamiento de minerales sulfurosos y oxidados de cobre:

Figura 3: Métodos de recuperación de los minerales de cobre. b) Lixiviación del cobre por agitación Nos basaremos en el trabajo de Suero, de 2012, en el cual analiza si es que el uso de esta tecnología es una alternativa óptima técnica y económica rentable. “La lixiviación por agitación es útil cuando se tienen minerales de leyes más altas, cuando el volumen por tratar es más pequeño que para la lixiviación por método de percolación y cuando el mineral deseado esta molido a un tamaño tan fino o esta tan diseminado que es necesario triturarlo y molerlo” (Biblioteca USON) Los resultados experimentales obtenidos según Suero son los siguientes:

De lo cual se deduce que realizando las pruebas experimentales con una muestra tipo de óxido de cobre, caracterizado, supera una recuperación por encima de 90%, este al nivel experimental, generalmente se mejora en la planta de procesamiento, con la recirculación de los materiales tratados (Suero, 2012). También podemos observar en la segunda gráfica que el tamaño de la partícula afecta al porcentaje de recuperación. Mostrando que independientemente del tiempo, mientras mayor sea el tamaño de la partícula menor será el porcentaje de recuperación. Los pasos del proceso seguidos para el experimento se detallan a continuación: Se trabaja con una cantidad de muestra fija para todas las pruebas experimentales comparar, la muestra se pasa por una malla o tamiz, para identificar el tamaño de partícula, se pone en un

recipiente para agitar, luego se procede agregar la solución de ácido sulfúrico con la concentración conocida,(ver cuadros de pruebas experimentales), a continuación se agita, controlando el tiempo; una vez terminado la operación se filtra el sólido, se obtiene dos productos solución rica, luego el filtrado se lava con 1000 ml de agua, esta solución se llama solución pobre, se reúne las dos soluciones, se evapora hasta conseguir la concentración deseada por litro de solución. (Suero, 2012 ) Usualmente se recurre a la agitación mediante la agitación mecánica para que la pulpa se mantenga en circulación hasta disolverse. El tiempo en minutos ubicado en el cuadro superior hace referencia a esto. “Una línea de aire comprimido que descarga en la parte inferior del tubo empuja hacia arriba la solución y a la pulpa, hasta la parte superior del tubo, donde se derrama y se distribuye hacia abajo” (Biblioteca USON) La fórmula usada para calcular el porcentaje de recuperación (mediante la cual se obtuvieron los resultados arriba mostrados) es la siguiente:

c) Problema propuesto: 500 kg/h de un mineral de cobre, de composición 12% de CuSO4, 3% de H2O y 85% de inertes, se

somete a una extracción con 3000 kg/h de agua, en una etapa de contacto. La cantidad de disolución retenida por los sólidos es de 0.8 kg/kg de inerte. Calcular: a) Composiciones del extracto y del refinado b) Caudales de extracto y refinado c) El porcentaje de CuSO4 extraído d) Repetir a), b), c) empleando diagrama de solido

So: Solvente So = 3000 kg/h

CuSO4 = C H2O = S Inerte = B E = ¿? Kg/h

R = ¿? kg/h A = 500 kg/h CuSO4: 12% H2O: 3% Inertes: 85%

DIAGRAMA TRIANGULAR RECTANGULAR

Línea de extracto

Línea de residuo A R

B

T

E S



La línea de extracto coincide con la hipotenusa del triángulo rectángulo.



La línea del residuo es paralela a la hipotenusa, dando un valor de: o



x=

0,8 kg de disoluciónretenida 0,8 = =0,445 0,8 kg disolución retenida+1 kg inerte 1,8

Representaciones o En A:

o 



X A =0,12



(X S) A =0,03



(X B) A =0,85

En So=S

Balance de materia:

S 0 + A= E+ R=T Fluido por la concentración de CuSO4 3000 ( 0 ) +500 ( 0.12 )=(500+ 3000) ( Y T ) Y T =0,017





Recta de reparto, pasa por T (pasa por B) y permite determinar E y R o R:

X R=0,01 …

o

X (¿¿ S)R =0,44 … ¿

44% C

o

X (¿¿ B) R=0,55 … ¿

55% C

o E:

Y E =0,02 …

o

Y (¿¿ S)E =0,98 … ¿

1% C

2% C 98% C

Por otra parte E= (500+ 3000 )

0,017−0,01 =2450 0,02−0,01

R=500+3000−2450=1050 CuS O4 en E :49 kg CuS O4 en A :60 kg



Porcentaje de CuSO4 49 ∗100=81,7 60

DIAGRAMA DE SOLIDO C = CuSO4 = 0,12 x 500 = 15 kg S = H2O = 0,03 x 500 = 425 kg B = Inerte = 0,85 x 500 = 60 kg H B =0

h B=

1 kg de solido 1 = =1,25 0,80 kg de disolución 0,80

Mineral, exceptuando Inertes: A = (500)*(0,12+0,03) A = 75 kg/h

X } rsub {A} = {Kg de {CuSO} rsub {4}} over {kg de {CuSO} rsub {4} +kg de {H} rsub ¿

hA=

Kg inerte 0,85 = =5,67 kg de CuSO 4 + kg de H 2 O 0,12+0,03

A

T

Posición del punto de mezcla, T:

S } rsub {0}} = {3000 left (0 right ) +75 left (5,67 right )} over {75+3000} =0,1383 S } rsub {0} {h} rsub {S 0+ A {h} rsub {A}} over {A+ ¿ hT =¿

Y } rsub {T} = {{S 0

Y S 0} +A X 3000 ( 0 ) +75 ( 0,8 ) kg C ¿= =0,0195 A + {S 0 75+3000 kg S+ kg C A

Determinación de E” y R”

A

R” T E” h B=

kg B en R kg ( S+C ) en R

1,25=

R=

B R−B

B (1+1,25 ) ( 500 x 0,85 ) ( 1+1,25 ) = =765 kg 1,25 1,25

E= A +S 0−R=500+3000−765=2735 kg

CONCLUSIONES: o Al haber realizado este trabajo pudimos tener un mayor conocimiento de la parte teórica de la lixiviación, es por esto que identificamos la importancia de conocer la teoría para que esta puede ser aplicada a la práctica y posteriormente a nuestra vida profesional. o El proceso que el cobre sufre depende directamente de la parte en la que interviene la lixiviación, utilizando un solvente.

Bibliografía Geankoplis, C. J. (2006). Proceso de transporte y principios de procesos de separacion. Mexico D. F: Compañoa editorial Continental. McCabe, S. H. (1993). Operaciones Unitarias en Ingenieria Quimica. Mc Graw. Suero, P. (2012). Optimizacion tecnica y economica de la obtencion del cemento de cobre a nivel de planta piloto. Lima. USON, B. (s.f.). Lixiviacion de minerales de cobre.