ENAMI - PLANTA VALLENARDepartamento de Ingeniera Qumica Universidad de Santiago de Chile

Relator

Ing Jaime Simpson

CAPACITACION USACH 2006

1.- INTRODUCCIN Hace 30 aos atrs la produccin de cobre se deba casi en un 95% a los minerales sulfurados de cobre, tales como: Calcopirita Bornita Calcocita Covelina : : : : CuFeS2 Cu5FeS4 Cu2S CuS

Que se explotan a travs de procesos de flotacin, seguido de procesos pirometalrgicos y electro refinacin. Sin embargo, en la naturaleza tambin existen recursos minerales de cobre que se encuentran en la forma de xidos, entre los ms abundantes se pueden mencionar: Malaquita : Atacamita : Crisocola : Azurita : Cuprita : Copper wad Copper Pitch CuCO3.Cu(OH)2 CuCl(OH) Cu(OH)2 CuSiO3 . nH2O 2CuCO3 . Cu (OH)2 Cu2O

Los procesos aplicados a los slfuros de cobre no se aplican a los xidos de cobre, porque se requieren altos requerimientos energticos, que implican altos costos operacionales que imposibilitan su aplicabilidad. Por otro lado, no existan procesos hidrometalrgicos eficientes que permitieran la explotacin de minerales de cobre oxidados de leyes relativamente bajas, sin embargo, existan algunas faenas que operaban con minerales oxidados de cobre con leyes sobre el 2,5% y aplicaban un proceso de lixiviacin, seguido por un proceso de cementacin. Para la pequea minera, la explotacin de minerales oxidados de cobre estaba limitada a leyes sobre el 4 % de cobre. La Sociedad Minera Pudahuel (SMP), inici a fines de los aos setenta un desarrollo tecnolgico que en las dcadas siguientes iba a repercutir profundamente en la estructura de producir cobre a partir de mineral. La Sociedad Minera Pudahuel, patent (en conjunto con Holmes.& Parker) el proceso de Lixiviacin T.L. Extraccin por Solventes Electro obtencin y se constituy en la primera planta del mundo en utilizar lixiviacin en pilas TL y fue la primera en planta (segunda en el mundo) en Chile en utilizar un proceso de extraccin por solventes y electro obtencin. Los bajos costos y la armona medio ambiental que logra este proceso, posicion a Chile como el mayor productor de cobre del mundo el ao 1996. Hoy da Chile produce alrededor de 1 tercio de la produccin mundial y el cobre catdico producido va lixiviacin, extraccin por solventes y electro obtencin, representa alrededor del 50% de la produccin chilena.

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Hoy en da la extraccin por solventes es primordial en todos los procesos hidrometalrgicos del cobre, tanto en la produccin de ctodos de cobre o en la produccin de sulfato de cobre, pero, tambin se ha aplicado en la produccin d4e molibdeno, rhenio, cinc, cadmio y en el futuro se esperan aplicaciones industriales con varios otros metales, tales como hierro, arsnico, antimonio, bismuto, oro, etc 2.- GENERALIDADES La Extraccin por Solventes es un proceso de separacin que se emplea en metalurgia con tres fines fundamentales: concentrar, purificar y separar los elementos o metales disueltos en la solucin rica generada en la etapa de la lixiviacin. Esta solucin se caracteriza por tener una baja concentracin de cobre disuelto, junto con impurezas como, Fe, Cl, Mn, Mg, Na y otros metales disueltos durante el proceso. Esta etapa consiste en el contacto de una fase orgnica que contiene un extractante con una fase acuosa que contiene el metal de inters. El extractante reacciona qumicamente con el metal para formar un complejo organo-metal el cual es soluble en la fase orgnica. Las impurezas por lo general no reaccionan con el extractante y se quedan en la fase acuosa. La fase orgnica que contiene el complejo organo-metal es separada de la fase acuosa. El metal es recuperado y concentrado en otra fase acuosa por la reaccin qumica inversa. Adems del cobre este proceso se utiliza en la separacin por extraccin con solventes de Uranio, Molibdeno y Vanadio. Los objetivos del proceso de extraccin por solventes son: Separacin y purificacin de el o los metales de inters, desde las soluciones iniciales, las cuales contienen impurezas. En la separacin se pueden extraer el o los metales de inters o extraer las impurezas de la solucin. Concentracin de los metales disueltos, para disminuir los volmenes a procesar Transferencia de los metales disueltos, desde una solucin acuosa compleja a otra solucin acuosa diferente, que simplifique el proceso siguiente

Desde un punto de vista de su implementacin industrial, este proceso se aplica a: La recuperacin selectiva de un solo metal desde una solucin de lixiviacin, liberndolo de sus impurezas y concentrndolo para una ms fcil recuperacin. La separacin conjunta de varios metales desde una solucin, por similitud de propiedades qumicas, para una posterior separacin diferencial como es el caso de Cu/Ni/Co, o del V/U/Ti.

La aplicacin de SX en la industria del cobre se remonta al ao 1965 y su xito operacional y metalrgico se ha traducido en la instalacin de numerosas plantas 3

industriales (ver tabla 1) que operan generalmente con el circuito lixiviacin-extraccin por solventes-electroobtencin. En la tabla 2 se muestran las plantas instaladas en Chile. Tabla 1. Plantas de extraccin por solventes de cobre fuera de Chile Compaa Localizacin Produc. Caractersti Extractante Tpo Cu cas (Mineral+li xiv)18-19 18-19 Ox.Cu, H2SO4 Ox.Cu, H2SO4 Lix 64 N Lix 64 N

Ranchers Bluebird Bagdad Mine Copper

Arizona, U.S.A Arizona, U.S.A

Arizona, U.S.A Cyprus Mine Zambia Nchanga Consolidated Nchanga Consolidated Minero Per Duval Corp. Zaire Soc. Min. Tenke Fungamare Anaconda Anamax Texas, U.S.A SEC Corp.El paso Arizona, U.S.A Cities Service Arizona, U.S.A Capital Wire & Cable Londres, Johnson Mathay Bretaa Mathey Refiners Rustenberg, Nevada U.S.A Arizona, U.S.A Zambia

13-14 182 75

Ox.Cu, H2SO4 Ox.Cu, H2SO4 Ox.Cu, H2SO4

Lix 64 N Lix 64 N/SME 529 Lix 64 N

Cerro Verde, Per 90 Nevada, U.S.A 140 250 82 98 18-20 13-14 13-14 G -

Ox.Cu, H2SO4 Lix 64 N Ox.Cu, H2SO4 Lix 64 N Ox.Cu, H2SO4 Lix 64 N Sulfuros Cu, Amoniacal Ox.Cu, H2SO4 Lix 65 N Lix 64 N Electrolitos agotaLix 64 N dos (Cu, Ni, H+) Lix 64 N Aguas de mina Lix 64 N Cobre secundario Lix 64 N Acorga P-5100

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Sulfatos Cu, Ni

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Tabla 2. Plantas Chilenas

Tabla 2. Plantas Chilenas. Continuacin 6

Tabla 2.- Plantas Chilenas. Continuacin

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Tabla 2. Plantas Chilenas. Continuacin

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El proceso de extraccin por solventes (SX) define a un proceso de purificacin y concentracin de soluciones, al trmino del cual, se generan soluciones aptas para su posterior tratamiento de precipitacin electroltica y comercializacin directa del ctodo obtenido. Su aplicacin en la industria del cobre ha posibilitado el beneficio de menas oxidadas que por mtodos tradicionales sera anti econmico procesar. As, ha permitido tratar minerales de baja ley (ripios, desmontes, lastres) o soluciones diluidas (aguas de minas, soluciones descarte), con niveles variables de impurezas, obtenindose soluciones concentradas y puras, aptas para electroobtencin. Un caso tpico lo representa una operacin de lixiviacin en pilas-SX-EW, de gran aplicacin en la industria del cobre de EE.UU, Canad, Espaa y otros pases. Otra gran ventaja del proceso es la de permitir una operacin de electroobtencin con altas densidades de corriente y con eficiencias de corriente entre 90-95%, obtenindose ctodos de alta pureza qumica y ptima calidad fsica. Adems esta tcnica permite separar el cobre de otros valores recuperables eligindose en forma adecuada al extractante, el cual puede actuar en forma selectiva y con gran flexibilidad en la operacin. Una vez extrado el cobre, pueden extraerse otros elementos de valor o bien, pueden ser recuperados previamente estos otros elementos y luego ser extrado el Cu. Un ejemplo tpido del primer caso es la extraccin de uranio a partir de soluciones de lixiviacin ya pobres en cobre y el segundo caso se presenta, por ejemplo, cuando en las soluciones obtenidas en la lixiviacin de calcinas de tostacin, que contienen Cu y Mo, se separa primero el molibdeno y luego puede recuperarse el cobre. Finalmente, el proceso completo de lixiviacin-extraccin por solventes y electroobtencin no presenta mayores problemas de contaminacin ambiental y en particular, un anlisis comparativo frente a la alternativa tradicional lixiviacin -cementacin, le otorgara ventajas debido principalmente al alto costo de la chatarra, mayores consumos de cido y baja calidad y pureza del producto que se obtiene en cementacin. 3.0 DESCRIPCIN DEL PROCESO El proceso de extraccin por solventes se basa en una accin reversible de intercambio inico entre dos fases inmiscibles; la fase orgnica (que contiene al extractante) y la fase acuosa:

( Cu )++

A

+ 2( HR) O ( CuR2 ) O + H +

( )

A

(3.1)

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el sentido de la reaccin est controlado por la acidez (pH) de la solucin acuosa. En el proceso global de extraccin por solventes intervienen 2 etapas: de extraccin y de reextraccin o stripping.

3.1.- Etapas de extraccin La solucin impura de lixiviacin, con baja acidez (ph entre 1.4 y 2.5), se contacta en mezcladores con la fase orgnica de muy poco contenido en cobre (orgnico descargado). Debido a la baja acidez de la solucin acuosa, la reaccin (3.1) se desplaza hacia la derecha, obtenindose despus que ambas soluciones han pasaso por todas las etapas de extraccin, una fase orgnica con alto contenido en cobre (orgnico cargado) y una fase acuosa (refino) que ha entregado gran parte del cobre que contena a la fase orgnica. En las etapas de extraccin se transfiere parte del cobre de la fase acuosa al orgnico. Dado que los extractantes que se utizan son selectivos para el cobre, las impurezas permanecen en la solucin acuosa (Fe2+, Fe3+, Al+3, Mn+2, Mg+2, Zn2+, Ni+2, Cl-, NO3-, etc.). El refino es retornado a lixiviacin. Por cada 1 gpl de Cu 2+ que se transfiere al orgnico, se regenera en la solucin acuosa 1,54 gpl de H2SO4. 3.2.- Etapas de stripping (re-extraccin) El orgnico cargado obtenido en la etapa anterior se contacta con el electrolito (spent) que retorna de electroobtencin a SX. Debido a la alta acidez del electrolito (150-200 gpl H2SO4), se produce la reaccin inversa , es decir, el cobre de la fase orgnica es transferido a la fase acuosa. De las etapas de stripping se obtienen 2 soluciones: un orgnico descargado, es enviado a las etapas de extraccin para iniciar un nuevo ciclo y un electrolito cargado (avance), de alta pureza que es enviado a electroobtencin para depositar el cobre extrado. De esta forma, la descripcin del proceso SX representarse por la representacin mostrada en la figura 3.1.

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Figura 3.1. Esquema de una planta de LIX-SX-EW El esquema general mostrado en figura 3.1 est constituido por 3 circuitos cerrados de soluciones: 1.Lixiviacin-Extraccin 2.Extraccin-Stripping 3.Stripping-Electroobtencin. El primer circuito corresponde a las soluciones provenientes de lixiviacin que alimentan a las etapas de extraccin, descargndose en cobre y contituyendo la solucin refino, la cual retorna al proceso de lixiviacin El segundo circuito corresponde al circuito del orgnico, el cual se carga en cobre en las etapas de extraccin al contactarse con las soluciones de lixiviacin y se descarga en las etapas de stripping, al contactarse con el spent, retornando a las etapas de extraccin. El tercer circuito corresponde al circuito del electrolito, el cual se carga en cobre en las etapas del stripping, constituyendo el avance, se descarga en la etapa de electroobtencin y retorna descarfado (spent) a las etapas de stripping. De electroobtencin se obtiene ctodos de buenas caractersticas fsicas y qumicas.

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4.- FASE ORGANICA 4.1.Extractantes En la reaccin (3.1), el subndice o define a la fase orgnica y A a la fase acuosa. El reactivo orgnico, propiamente tal, se representa por HR y CuR2 el complejo formado producto del intercambio, en la fase orgnica. Extractante (tambin llamado reactivo), es un compuesto que contiene un grupo funcional que es capaz de reaccionar qumicamente con una especie particular de la fase acuosa. Existen compuestos orgnicos que extraen especies neutras como algunas sales solubles o cidos como es el caso del arsnico. Tambin se producen extractantes para extraer iones negativos, denominados extractantes aninicos y otros que se utilizan para la extraccin de iones positivos (Zn2+, Fe3+, etc), llamados extractantes catinicos. Dentro de este ltimo grupo, se producen extractantes especficos para el cobre, que forman una macromolcula con el cobre, conocida como quelato, de ah que a este tipo de extractante se les conozca como estractantes quelantes. La fase orgnica est constituda por el reactivo orgnico o extractante, el cual se disuelve en una parafina (tridecanol y kerosene) en un cierto porcentaje en volumen, a fin de reducir la viscosidad, gravedad especfica y el costo volumtrico del extractante. En el caso de la extraccin de cobre se emplean como tales, reactivos orgnicos formadores de quelato, derivados de las oximas. Estos compuestos tienen fuerte poder selectivo de unin a iones Cu2+, que por ello puede ser extrado de la solucin. La formacin de complejos orgnicos, va aparejada en la extraccin de cobre a la reaccin de intercambio de iones entre los iones Cu2+ y los tomos de hidrgenos de un compuesto orgnico. Los extractantes se denominan HR sin reaccionar, al extraer cobre se forma el complejo orgnico CuR2, disuelto en la fase orgnica. Al formar el complejo metlico orgnico (CuR2) se libera H+ en el acuoso que constituir el refino que vuelve a lixiviacin; el H+ (se puede hablar de recuperacin de cido sulfrico) es el agente lixiviante de los minerales oxidados de cobre. Para el tratamiento de las soluciones de lixiviacin de minerales de cobre se emplean reactivos altamente selectivos para el Cu2+, como los reactivos de la conocida serie LIX (LIX 63; LIX 64; LIX-64-N, LIX 70, etc.), los productos ACORGA (P-5100; P13

5300) y otros, cuyo poder de extraccin para el Cu 2+ relativo a otros iones es muy fuerte. Los primeros estudios para la extraccin de cobre emplearon extractantes cido (o catinicos) siendo su principal inconveniente la falta de selectividad, ya que extraen simultneamente el cobre y otros elementos, siendo adems imposible aplicarlos a las soluciones de lixiviacin de minerales de cobre que tienen un pH ms cido que el requerido para la extraccin. Estos inconvenientes fueron superados con la introduccin de los reactivos LIX ms especficos para el cobre y que pueden utilizarse en soluciones cidas y son regenerables por accin del cido sulfrico. Existen varios de estos reactivos que son derivados de las oximas. El LIX 63 fue el primero de ellos, del tipo (-hidroxioma aliftica, el cual slo extrae el cobre a un pH ms alto que el de las soluciones de lixiviacin con cido sulfrico (pH = 1-2) y adems es poco selectivo frente al hierro. Posteriormente se desarrollaron los reactivos derivados de una (hidroxibenzonfenona oxima, que mejora el pH de extraccin y la selectividad de extraccin del cobre frente al hierro. Estos reactivos son el LIX 64, LIX 65 N Y LIX 64 N. El LIX 64-N es el de mayor uso comercial y no es sino el LIX 65 N adicionado de un 1 a 2% del LIX 63, que favorece la cintica de extraccin. Se han propuesto otros reactivos de esta serie, como el LIX 70, que puede utilizarse en soluciones todava ms cidas que el LIX64 N, aunque la reextraccin exige concentraciones de cido sulfrico ms elevadas, lo cual puede representarse un inconveniente. Otros reactivos sintetizados han sido el LIX 71 Y LIX 73, y que presentan caractersticas intermedias entre el LIX 70 y el LIX 64 N. Se ha propuesto tambin el LIX 34. Sus caractersticas son comparables a las del LIX 64 N y mejora respecto de l la selectividad del cobre frente al hierro, que no se extrae por este reactivo, hacindole apto para tratar soluciones pobres en cobre y de alto hierro.

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Posteriormente se han desarrollado los LIX de la serie seiscientos y ochocientos. Estos reactivos son los LIX: 605, 617, 622, 860, 864 Y 865, que son extractantes fuertes, es decir, extractantes capaces de extraer cobre a pH muy cido. Sin embargo, estos reactivos exigen una alta acidez en la re-extraccin de cobre. Posteriormente a la aparicin de los primeros reactivos LIX se desarrollaron otros reactivos para el cobre de caractersticas anlogas, como fueron los reactivos KELEX 100 Y 120, de la Ashland Chemicals. La Shell Chem. Co. ha propuesto el reactivo SME-529. La ACORGA ha sintetizado los extractantes P-50 y P-17, tambin derivados de los oximas y luego otros llevan las denominaciones P-5100 Y P-5300. En la Tabla 3 se presentan algunos datos de diferentes extractantes para cobre en medios cidos. TABLA 3. CONDICIONES DE ACIDEZ EN EXTRACTANTES PARA COBRE Y EMPLEO GENERAL Reactivo LIX 63 LIX 64 LIX 64 N LIX 70 Concentracin (H2SO4)gpl Extraccin Stripping 1 160 3 4 - 10 30-40 160-200 140-160 200-400 Empleo Extraccin de Cu de soluciones amoniacales (Ni, Co). Extraccin de cobre de soluciones levemente cidas Idem anterior; pero selectivo para Cu++ sobre in frrico. En soluciones altamente cidas o con alta conc. de cobre y selectivo sobre Fe+3 Soluciones aciduladas de cobre y selectivo sobre Fe+3 Similar LIX 64 N En soluciones diluidas y/o concentrasos en cobre y selectivo sobre Fe+3 Extraccin de cobre de soluciones cidas y selectivo sobre Fe+3 Para soluciones pobres en cobre, de alto hierro. Alta selectividad.

LIX 71 (73) SME-529 ACORGA P-5100 KELEX 100 LIX 34

10-15 4-10 3-10 >13 4-10

220-230 150-160 170-175 160-225 140-170

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Para soluciones pobres en cobre, de alto hierro. Alta selectividad. Las propiedades que debe cumplir un extractante ideal, son las siguientes (no necesariamente en orden de importancia): a) Extraer el mximo del elemento de inters y minimizar la cantidad de extractante a usar. b) Elevada Capacidad de Saturacin, la capacidad de saturacin es la mxima concentracin de especies valiosas que puede retener. c) Propiedades fsicas adecuadas para la transferencia de masa y separacin de fases, tales como: densidad, viscosidad, etc. d) Selectividad, esta es una propiedad que mide la extraccin de determinadas especies en relacin con la extraccin de otras. Esta es una importante caractersticas del extractante, debido a que una baja selectividad produce una menor purificacin y adems sitios activos del extractante estarn ocupados por otros elementos no deseados, luego la capacidad de carga disminuir. e) Fcil reextraccin, para que un extractante sea adecuado metalrgicamente, debe existir un mtodo sencillo y barato para recuperar las especies extradas. La habilidad de reextraccin de una solucin se mide por el coeficiente de reextraccin que es el recproco del coeficiente de extraccin. f) Seguridad (bajo punto de inflamacin, baja toxicidad, etc.,) g) Disponibilidad y costo, adems de medios baratos de regeneracin. h) Estabilidad qumica bajo las condiciones de uso, un extractante debe ser relativamente estable, de tal modo que pueda ser usado en muchos ciclos de extraccin.

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4.2 Diluyentes El reactivo o agente de extraccin no se emplea normalmente solo, sino que suele estar mezclado en una cierta proporcin con un diluyente y en algunas ocasiones lleva un tercer componente o modificador para mejorar la separacin de fases. En varios trabajos se ha demostrado la importancia del diluyente como participante en el proceso de extraccin y no como un mero agente inerte como antes se pensaba. El diluyente suele ser un hidrocarburo u otra substancia inmiscible con el agua y sus propiedades son: 1.Debe ser capaz de disolver el reactivo de extraccin, tanto libre como en forma de complejo metlico. 2.Solubilidad en la fase acuosa muy pequea, para evitar o disminuir las prdidas por disolucin en la fase acuosa. 3.Mezclarse bien con el reactivo de extraccin para disminuir su viscosidad y facilitar el contacto entre fases. 4.5.Estabilidad qumica en un amplio margen de condiciones de operacin. Punto de inflamacin alto, para evitar riesgos de incendios.

6.No tener toxicidad para no presentar peligros durante la operacin, y de bajo costo. Desde el punto de vista qumico puede afectar a la solubilidad y a la cintica de extraccin, as como al punto de equilibrio de extraccin. El diluyente y modificador al influir sobre estos fenmenos pueden condicionar los tiempos de retencin para el proceso de extraccin o stripping y, por lo tanto, la cantidad de extractante necesario. Generalmente el kerosene ha sido el diluyente utilizado, pues se puede adquirir con facilidad y presenta en general buenas caractersticas . Existen diversos diluyentes comerciales, como puede verse en Tabla 4, y entre sus caractersticas destaca la composicin qumica. La relacin aliftico/aromtico es uno de los factores a considerar para la eleccin del diluyente por la influencia que puede tener en el desarrollo de un proceso de extraccin en relacin a la mayor o menor solubilidad del complejo metlico que afecta a la posicin de equilibrio y la cintica de extraccin, la 17

cual puede ser ms rpida y favorecer el paso de las especies extradas. La relacin aliftico/aromtico influir dependiendo del sistema y en general puede decirse que la presencia de mayor concentracin de aromticos decrece la extractibilidad en los sistemas de cambio catinico; pero la aumenta en los de cambio aninico. A veces el diluyente, por s solo, no es suficiente para evitar ciertos problemas en la separacin de fases, y entonces se aade un tercer componente para evitar la formacin de una tercera fase. Este componente se llama modificador y su funcin es facilitar la separacin de fases. Se suelen utilizar alcoholes de cadena larga, de 8 a 10 carbonatos, y tambin el fosfato de tributilo (TBP). Como se ha sealado, en cada problema debe ensayarse de un modo adecuado la eleccin de un diluyente y un modificador conveniente, adems del extractante, para obtener resultados favorables, por la gran infuencia de estos factores en la seleccin de los equipos y el dimensionamiento de los mismos.

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Tabla 4. Diluyentes comerciales empleados en la extraccin de metales. Contenido en aromticos Contenido alto Solvesso 100 Solvesso 150 HAN Chevron 3 Chevron 25 Chevron40L Chevron 44L Contenido medio Escard 100 Napoleum 470 Contenido bajo Isopar L Isopar E Isopar M Norpar 12 Shell 140 Shell MSB 210 dx 3641 Escard 200 Densidad a 20C Punto de ebullicin Punto de inflamacin Composicin aproximada Contenidos en aromticos % 99 97 89 98 99 78 70 Contenido en aromtico % 20 12 Contenido en alifticos % 93 99,9 80 98 45 45 52

0.876 0.985 0.933 0.888 0.875 0.886 0.893 0.790 0.811 0.767 0.723 0.782 0.751 0.785 -0.783 0.793 0.796

157 188 180 182 158 182 186 191 210 189 116 207 196 185 183 195

44 66 40 63 46 60 68 76 79 62 7 78 69 60 74 57 67

Tabla 5. Diluyentes y sus densidadesNombre SOLVESSO 100 SOLVESSO 150 ESCAID 100 NAPOLEUM 470 ESCAID 200 ISO PAR L Densidad 20a.C. 0,876 0,985 0,970 0,811 0,796 0,767

La planta de ENAMI usar el reactivo extractante Lix 9790N, reactivo comercializado por COGNIS, cuyos datos tcnicos son los siguientes:

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El reactivo para extraccin por solventes LIX 9790N es insoluble en agua y corresponde a una mezcla de 2-hidroxi-5-nonil-acetofenona oxima y 2-hidroxi-5-nonilsalicilaldoxima un diluyente hidrocarbonado de alto punto de inflamacin. Forma complejos insolubles en agua con varios cationes metlicos de manera similar al caso del cobre, el cual se describe de acuerdo a la siguiente ecuacin:

+ 2( HR) O ( CuR2 ) O + H + A 4.1 Este reactivo es formulado para proporcionar una alta selectividad cobre/fierro, bajo arrastre y baja formacin de borra con soluciones de lixiviacin de pH moderado.++ A

( Cu )

( )

Propedades tpicas: Propiedades Fsicas Apariencia del extractante Gravedad especfica Punto de inflamacin Solubilidad del complejo cprico

lquido color ambar 0,90 0,92 Mayor que 160F ( 76,7C ) Mayor a 30 g/l a 25C

Especificaciones de rendimiento Carga mxima de cobre 5,5 a 5,9 g/l Cu Punto de isoterma de extraccin 4,55 g/l Cu Cintica de extraccin 95% (30 segundos) Selectividad Cu/Fe en extraccin >2300 Separacin de fase en extraccin 70 segundos Punto de isoterma de stripping 1,00 g/l Cu Transferencia Neta de cobre 3,55 g/l Cu Cintica de stripping 95% (30 segundos) Separacin de fases en stripping 80 segundos El solvente que se utilizar en la planta es el SHELLSOL 2046AR, comercializado por OXIQUIM, cuyas caractersticas son: Nombre qumico (IUPAC) : Mezcla de aceites minerales. Frmula qumica : Mezcla. Sinnimos : No tiene. Familia qumica : Aceites minerales parafnicos. No. CAS : No asignado. No. NU : No tiene, por no ser un producto peligroso Estado fsico : Lquido. Apariencia y olor : Color mbar, de olor suave a hidrocarburos. Concentracin : app. 100%. pH : No corresponde. Temperatura de descomposicin: Dato no disponible. Punto de inflamacin : De 78 a 84C. Temperatura de autoignicin: Dato no disponible. Propiedades explosivas : Datos no disponibles. Peligros de fuego o explosin: El producto es combustible, pero no inflamable. 20

Presin de vapor a 20C : Dato no disponible. Densidad de vapor : Dato no disponible. Densidad a 20C : 0.800 0.815. Solubilidad en agua y otros solventes: Insoluble en agua. Soluble en solventes orgnicos.

5.5.1

CONCEPTOS FUNDAMENTALES Coeficiente de distribucin

En forma general, la reaccin reversible de SX representa por (2.1) puede escribirse como:

( Cu )++

A

+ 2( HR) O ( CuR2 ) O + H +

( )

A

(5.1)

La razn entre la concentracin del metal en la fase orgnica y la concentracin del metal en la fase acuosa, define al coeficiente de distribucin D;D= concentracion metal fase organica concentracion meta lfase acuosa =

( CuR2 ) O

(Cu )2+

(5.2)

A

Es fcil demostrar el coeficiente de distribucin con el pH que indica que la extraccin est afectada por el pH de la solucin, as como por la naturaleza del agente de extraccin y del metal acuoso. Si el pH aumenta se favorece la extraccin y disminuye se favorece la re-extraccin. El coeficiente de distribucin es la respuesta ms importante en el proceso de extraccin por solventes, ya que, al variarlo de una manera controlada se podr obtener la separacin deseada de los metales. As, en las etapas de extraccin deber obtenerse la mayor extraccin del metal. Para ello, el pH de la solucin deber ser moderadamente bajo (pH 2 a 1.5) para que D aumente. Por el contrario, en las etapas de re-extraccin y para la recuperacin del metal desde la fase orgnica, ser necesario disminuir el coeficiente de distribucin del metal. Esto se consigue contactando la fase orgnica cargada con una solucin acuosa de alta acidez, es decir, disminuyendo drsticamente el pH de la solucin. Como se observa de Tabla 3, la mayora de los extractantes comerciales catinicos para Cu2+ pueden ser reextraidos por contacto con soluciones de alta acidez. De acuerdo a la reaccin inversa se desprende que no solamente el metal es devuelto a la fase acuosa, sino que tambin se regenera el reactivo orgnico, el que se recicla a la seccin de extraccin. 21

5.2

Selectividad

La existencia de ms de una especie qumica en solucin dar lugar a que dichas especies se distribuyan entre la fase acuosa y fase orgnica de acuerdo a sus respectivas solubilidades. Las diferencias en las solubilidades entre ambas fases se pueden aprovechar para extraer las especies ms solubles y separarlas de las menos solubles. De este modo, se puede establecer el concepto de factor de separacin como la relacin de los coeficientes de distribucin de dos especies distintas (Dm y Dn), que realmente mide la posibilidad de separacin de las especies M y N y que se conoce con el nombre de selectividad.

=

DM DN

( DM

> DN )

(5.3)

El factor de selectividad para elementos de igual valencia (Cu+2, Fe2+, Mn2+, etc) es independiente de la concentracin del agente de extraccin y del pH, depende slo de la naturaleza de las especies qumicas que se forman con el extractante, mientras que en el caso ms general de elementos de diferentes valencia, el factor de la selectividad depende, adems, de la concentracin del agente de extraccin en la fase orgnica y del pH de la solucin. Datos de extraccin comparativos, como los que en forma cualitativa se presentan en Tabla 6, para el LIX 64, a pH = 2.0. Se observa que slo la presencia de iones frricos podra ocasionar algunos problemas en la pureza qumica de la solucin a obtener. An en este caso, la razn de extraccin Cu2+/Fe3+, estando ambos iones presentes en la solucin en la misma concentracin ha demostrado ser de 60/1, o mayor .

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Tabla 6. Valores comparativos de diferentes extractantesReactiv o Concent racin pH Cu++ Fe+++ Ni++ Co++ Zn++ Cd++ Mn++ Ca++ Mg++ Al+++ LIX 64 10% 2,0 alto bajo 0 0 0 LIX 64 10% 1,8 2,42 0,016 LIX64 N LIX65 N LIX 70 20% 1,5 3,04 0,032 0,004 0,002 20% 1,5 2,96 0,032 0,004 0,002 10% ca. 2 2,85