lixiviacion tanques pachuca
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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.