Presentación SX
-
Upload
man-fernando-avalos-luengo -
Category
Documents
-
view
27 -
download
0
description
Transcript of Presentación SX
CORPORACION NACIONAL DEL COBRECODELCO CHILE - DIV. CHUQUICAMATA
TEORIA Y FUNDAMENTOS DEL PROCESO • La extracción por solventes consiste en poner en íntimo contacto una fase acuosa portadora del elemento metálico y una fase orgánica capaz de extraerla selectivamente y transportarla a otra fase acuosa donde se reextrae. De esta manera se purifica y concentra en la nueva fase acuosa denominada electrolito.
•El proceso de SX se basa en la reacción reversible de intercambio iónico entre las dos fases inmiscibles, controlado químicamente por la acidez o el pH de la fase acuosa. De esta manera se produce un intercambio iónico que mantiene en equilibrio el sistema liberando ácido de acuerdo a la estequiometría del sistema.
TEORIA Y FUNDAMENTOS DEL PROCESO • Para el caso del cobre, el ion cúprico que forma parte del sulfato de cobre de la fase acuosa acidulada, reacciona con el extractante formando un nuevo compuesto organometálico insoluble en la fase acuosa y totalmente soluble en la fase orgánica
(Cu++- SO4-2)AC + 2 (R-H)ORG (R2 - Cu)ORG + (2H+ - SO4
-2)AC
En el proceso global de extracción por solventes intervienen dos etapas:• Extracción : la solución PLS, baja acidez, es contactada en mezcladores con la fase orgánica descargada. Como consecuencia la reacción se desplaza hacia la derecha generando dos nuevos productos:1.- Orgánico Cargado: fase orgánica que contiene el elemento metálico.2.- Refino: Fase acuosa que ha entregado gran parte de su contenido de cobre, incrementándose en ácido libre, manteniendo el nivel de impurezas, Fe, Al, Mn, Cl, NO3,Mo, Co, etc.De acuerdo a la estequiometría de la reacción:1 gpl Cu que se transfiere al orgánico, se genera 1.54 gpl de ácido en la F.A
TEORIA Y FUNDAMENTOS DEL PROCESO
• Reextracción : El orgánico cargado, se contacta con electrolito que retorna de la EW a SX, por la alta acidez se descarga el orgánico. Como consecuencia la reacción se desplaza hacia la izquierda generando dos nuevos productos:1.- Orgánico Descargado: fase orgánica que contiene un remanente de cobre.2.- Electrolito Rico, Avance: Fase acuosa de alto contenido de cobre que es enviada a EW.
TEORIA Y FUNDAMENTOS DEL PROCESO
Parámetros del Proceso • Razón O/A Global :Es la razón entre el flujo de orgánico y el flujo de acuoso que se alimenta a los mezcladores de cada etapa. RO/A= F.O/F.A.
• Razón O/A Operacional : Es la razón entre el flujo de orgánico y el flujo de acuoso, pero considerando recirculación de uno de los dos flujos. Considerando Recirculación Acuosa
RO/A= F.O/(F.A+R)
TEORIA Y FUNDAMENTOS DEL PROCESO
• Velocidad de Agitación :El mecanismo de agitación cumple dos funciones:1.- Producir una dispersión apropiada de las dos fases para que ocurra la reacción de intercambio.2.- Succionar las fases orgánica y acuosa de las etapas adyacentes, con el fin de evitar la instalación de bombas de transferencia interetapas.
Relación de Bellingham
N3D2< 20N: velocidad rotacional y D:diámetro del agitadorSi: a) Mayor que 50, gotas finas b) Menor o Igual a 20, gotas grandes
TEORIA Y FUNDAMENTOS DEL PROCESO
• Flujo Específico : Es el flujo total de solución por unidad de área transversal del decantador. Fe=FT/AT
Rango normal 2.6 a 4.8 m3/m2 h a) Planta SX-Oxidos : 3.42 m3/m2 h b) Planta Mini : 1.23 m3/m2 h • Banda de Dispersión: Emulsión de ambas fases Acuoso y Orgánico.• Temperatura :Efecto significativo en las características de separación de fases en el circuito.
TEORIA Y FUNDAMENTOS DEL PROCESO
• Continuidad de Fases :Es la dispersión de una fase en la otra mediante agitación.a) Continuidad Acuosa, La fase orgánica se encuentra dispersa en la fase acuosa.b) Continuidad Orgánica, La fase Acuosa se encuentra dispersa en la fase orgánica.
TEORIA Y FUNDAMENTOS DEL PROCESO
Continuidad Acuosa
Continuidad Orgánica
TEORIA Y FUNDAMENTOS DEL PROCESO
CAJAMEZCLADORA
AGITADORBOMBA
FASE ORGANICA
VERTEDEROORGANICO
ACUOSO ORGANICO
FASEACUOSA
BANDA
VERTEDEROACUOSO
PICKETFENCES
DISPERSION
Picket Fence
VISCOSIDAD DE FASES EN SX
0
2
4
6
8
10
12
14
0 5 10 15 20 25 30 35
Temperatura, ºC
cP
Orgánico
PLS
Lixiviación Extracción Por Solvente Electrodepositación
CuO CuO + H2SO4
CuSO4 + H2O
CuSO4 + 2RH
CuR2 + H2SO4
CuSO4
Cu + H2SO4
CuR2 + H2SO4
2RH + CuSO4
Cuº
CuSO4CuSO4CuR2
H2SO42RHH2SO4
Orgánico Cargado
Orgánico DescargadoRefino Spent
AvanceAlimentación
PROCESO DE EXTRACCIÓN DE COBRE
LIX Spent EO Alimentación Refino Avance
E-1
E-2 S-2 S-1
Org. Cargado Org. Descargado Org. Cargado TK Orgánic
o Cargado
ESQUEMA DEL PROCESO EXTRACCIÓN POR SOLVENTES
ESQUEMA DEL PROCESO SX1
REFINO
1
SPENT
1
TK
ORGANICO
TK
ELECT.
TK
5
ETC
FLTRO
DEGREMONT1
2
AVANCE
FILTRADO4
3
BW
SPENT
REFINO
1 2
45
3TK
4
FLTRO
SPAKLER
2E-1
E -1
E -2
S -2
S -1
E1B
E2BS1B
1 : CRUD
2 : ORG. RECUPERADO
3 : CRUD SECUNDARIO
4 : SOLIDOS
CARACTERISTICAS RELEVANTES DEL PROCESO SX
• Permite el tratamiento de soluciones con bajas concentraciones de cobre.• Permite la purificación y concentración del cobre. independiente del contenido de impurezas y su concentración.• Permite obtener productos de muy alta pureza química y física, como son los cátodos EW.• Tiene costos de producción atractivamente bajos.• Es una tecnología limpia que cumple con todas las regulaciones ambientales que son exigidas en la actualidad.
EQUIPOS UTILIZADOS EN EL PROCESO
• MEZCLADORES CON AGITADORES• DECANTADORES• VERTEDEROS• PICKET FENCE• COALESCEDORES
EQUIPOS UTILIZADOS EN EL PROCESO
• MEZCLADORES CON AGITADORES: equipos o reactores utilizados en el proceso para generar la emulsión y producir la reacción química de intercambio.• DECANTADORES: es una piscina con diseño adecuado para facilitar la coalescencia y separación de fases.• VERTEDERO: Se encuentran ubicados al final de cada etapa, permitiendo el rebalse por conductos diferentes del orgánico (superior) y el acuoso(inferior).• PICKET FENCE: Baffle doble con perforaciones desfasadas entre ellas, usado para disminuir la velocidad del flujo en el decantador.• COALESCEDORES: Es un estanque cilíndrico de acero, relleno con virutas. El orgánico contaminado (arrastres de acuoso) al entrar en contacto con las virutas se produce la coalescencia, separando ambas fases.
EQUIPOS UTILIZADOS EN EL PROCESO
Planta Extracción por Solventes
Equipo Unidades Volumen, m3 Capacidad,m3/h
Mezcladores – Decantadores (tren A) 4 39.3 – 863.5
Mezcladores – Decantadores (tren B) 3 39.3 – 863.5
Coalescedores 5 153 (3 unid.)75 (2 unid.)
Filtros de Electrolito Chuqui Degremont
66
4512
12090
Estanques Orgánico Electrolito Solvente Sumidero Back wash Piscina PLS
11112
42142133055290
14000 (c/una)
EQUIPOS UTILIZADOS EN EL PROCESO
FI LTRO DE ELECTROLI TO - CHUQUI CAMATAFI LTRO DE ELECTROLI TO - CHUQUI CAMATA
ENTRADAELECTROLITO
LECHOFILTRANTE
DESCARGA DERETROLAVADO
ENTRADA DERETROLAVADO
SALIDAELECTROLITO
INYECCION DEAIRE
EQUIPOS UTILIZADOS EN EL PROCESO
Salida de Acuoso con Válvulaaccionada por Sensor de
Conductividad
AguaSistema deRetrolavado
Salida deOrgánicoEntrada de
OrgánicoContaminado
Salida deAcuoso
Coalescedor
COALESCEDORES INDUSTRIALES
DECANTADOR Y PICKET FENCE
CAJA MEZCLADORA E1-B
FILTROS DE SOLUCIÓN AVANCE
FASE ORGÁNICA
• EXTRACTANTE• SOLVENTE• MODIFICADOR DE FASES
• Extraen y reextraen cobre en condiciones que sean compatibles con el proceso anterior y posterior a SX.• Extraen cobre en forma selectiva desde soluciones acuosas que adicionalmente contienen otros elementos contaminantes.• Debe tener una alta cinética de extracción y reextracción.• Debe ser químicamente estable bajo las condiciones en que opera el circuito de SX.• Ser altamente soluble en solventes parafinicos.• No debe promover emulsiones estables.• Debe ser insoluble en la fase acuosa de extracción y de reextracción.• Debe tener buenas propiedades físicas de separación de fases• Debe ser de costo aceptable.
PROPIEDADES Y CARACTERÍSTICAS DE LOS EXTRACTANTES:
PROPIEDADES Y CARACTERÍSTICAS DE LOS SOLVENTES:
• Los extractantes por su alta viscosidad y para darle las características adecuadas en la transferencia química, requiere un solvente para llevarlo a concentración deseada.•Debe ser químicamente estable bajo las condiciones en que opera el circuito de SX.• Tener baja viscosidad y densidad.• Debe ser insoluble en la fase acuosa de extracción y de reextracción.• Solubilizar totalmente al extractante y al complejo organometálico• Tener baja tasa de evaporación en el medio en que opera.• No Promover emulsiones estables.• Debe tener buenas propiedades físicas de separación de fases• Debe ser de costo aceptable.• Poseer alto punto de inflamación ( mayor a 70ºC)
PROPIEDADES Y CARACTERÍSTICAS DE LOS
MODIFICADORES:• Los Modificadores de equilibrio son compuestos orgánicos polares normalmente alcoholes cíclicos o de cadena larga, y/o ésteres; • Se utiliza una cierta cantidad de modificador para mejorar la reextracción del complejo cúprico sin alterar la fuerza extractiva.
COSTOS DE LOS COMPONENTES DE LA FASE ORGÁNICA:
Componente US$/Kg US$/m3
Extractante 11.65 10917Modificador 3.09 2615Solvente 0.717 581
Fase Extractante Oxidos 9.5 8787Fase Orgánica Oxidos 3.33 2796
DISPERSIONES ESTABLES DE SX
• CONTAMINACIÓN O/A: Es una fracción de dispersión, que no se separa y que produce contaminación del electrolito y de cátodos; también por arrastres vía refino llega a lixiviación. En ambos casos representa una pérdida de extractante.
• CONTAMINACIÓN A/O: Es una fracción de dispersión sin separar que transporta impurezas al electrolito desde las etapas de extracción; también aumenta el ácido y cobre en el refino afectando la eficiencia de extracción.
FORMAS DE REMOVER LOS ATRAPAMIENTOS O/A
Entre los métodos de remoción de orgánico desde las soluciones acuosas, se tienen las siguientes alternativas:• Post decantadores de refino y electrolito.• Colección y retiro desde piscinas de refino.• Columnas de flotación.• Celdas Scavenger en EW• Filtros Chuqui-Demister.• Estanque de Electrolito Rico.
CARACTERISTICAS PRINCIPALESFILTROS CHUQUI- DEMISTER
• Menor costo de inversión.•Menor costo de operación.• Bajo requerimiento de mantención.• Retrolavados menos frecuentes.• Menores consumos de aire y agua.• Alta eficiencia para un amplio rango de concentraciones de arrastres de orgánico.• No se genera pérdidas de electrolito• Alimentación gravitacional y directa desde reextracción.
FORMAS DE REMOVER LOS ATRAPAMIENTOS A/O
Los arrastres de acuoso en orgánico se pueden eliminar o reducir mediante las siguientes alternativas:• Mallas empacadas con elementos coalescedores en los decantadores.•Coalescedores tipo Chuqui• Etapas de lavado en la configuración de la planta.• Lavado o lluvia de agua dentro del decantador.
• Menor costo de inversión y costo de operación.• Usa agua industrial para el retrolavado.• Instalación simple y fácil operación. • Alta eficiencia de remoción de acuoso.• El acuoso removido es retornado a la etapa de extracción, sin pérdidas adicionales de orgánico.• El lecho empacado incide directamente en la eficiencia de remoción de acuoso.• Requiere adecuado tiempo de residencia para la buena separación.
CARACTERISTICAS PRINCIPALESCOALESCEDOR CHUQUI
DISPERSIONES ESTABLES DE SX
• FORMACIÓN DE BORRAS: Dispersión estable formada por las fases orgánica y acuosa estabilizada por sólidos en suspensión o sólidos coloidales.LOS EFECTOS EN EL PROCESO• Poderoso emulsificador.• Produce viraje de la continuidad de fases.TRATAMIENTO DE BORRAS• Centrifugación.• Ruptura Mecánica.• Filtración.
FILOSOFÍA DEL CONTROL OPERACIONAL
• Los procesos de SX - EW no requieren excesiva instrumentación, pero la tendencia moderna es mantener control automático de la mayoría de las variables.• El control y registro de flujos, tiene la mayor relevancia pues todas las corrientes acuosas y orgánicas requieren la mayor estabilidad.• Para evitar condiciones de desequilibrio, los estanques y vertederos cuentan con controladores de nivel, asociados a alarmas.• Para prevenir los virajes de continuidad se cuenta con bulbos de Conductividad en los mezcladores.• Para caso de fallas de equipos, se usa sistemas de enclavamientos, deteniendo el equipo y cerrando válvulas.
FILOSOFÍA DEL CONTROL OPERACIONAL
CONTROL OBJETIVO FORMA O METODOTurbidez y/o contenido de sólidos en solución PLS
Prevenir generación de Crud, viraje de continuidad,
pérdidas de orgánico
Turbímetro, determinación gravimétrica
pH de la solución alimentación
Mantener niveles de extracción de acuerdo a
diseñopH Metro
Concentración de cobre en alimentación
Realizar balances, prevenir que no hayan variaciones
bruscas, determinar eficiencias del proceso
Absorción atómica o volumérica
Razón O/AContrastar los caudales manejados, mantener continuidad de fases
Muestreo de dispersión y decantación de la
muestra en probeta, medidores de caudal
Caudal de Soluciones Mantener operación estable Medidores de caudal
Conductividad de la emulsión o continuidad de
fases
Conocer la continuidad de fases de la etapa o fase continua de la dispersión
Tester de continuidad
FILOSOFÍA DEL CONTROL OPERACIONAL
CONTROL OBJETIVO FORMA O METODO
Temperatura de las soluciones
Conocer el efecto de la variable, prevenir pérdidas
de eficiencia, prevenir cristalizaciones
Termómetro
Velocidad de agitación o mezclamiento
prevenir exceso de pérdidas por arrastres. Prevenir mermas de
succión y/o eficiencia de extracción
Tacómetro, instrumento el equipo
Concentración de cobre y pH en la solución refino
Cuantificar balance de cobre
Absorción atómica o volumérica y
determinación potenciométrica de
acidez
Altura de fases y de banda de dispersión en el
decantador
Conocer la altura de cada fase pura. Controlar banda de dispersión para conocer la separación de fases en
la etapa
Bandómetros o sondas de conductividad
Altura de crud acumulado en el ecantador
Conocer la cuantía del crud generado para definir
necesidades de remociónBandómetros
Velocidad de sepración de fases en el mezclador
Diagnosticar la forma en que se van a separar las fases en el decantador, definir flujo específico de
decantación óptimo
Probetas y cronómetros
FILOSOFÍA DEL CONTROL OPERACIONAL
CONTROL OBJETIVO FORMA O METODOArrastres de orgánico en el
refino y Avance
Evitar pérdidas de orgánico y asegurar la calidad
catódicaHoriba
Análisis de cobre, en interetapa y en orgánico cargado y descargado
Control de razones O/A y de caudales. Mantener
balace másico y determinar eficiencias por etapas
Análisi químico tradicional o por
absorción atómica.
Concentración de reactivo
Conocer las necesidades de ajuste de concentración y/o volumen de inventario
de solución orgánica
Determinar carga Máxima y cálculo en base a la capacidad específica
Arrastres de acuoso en orgánico
Evitar contaminaciones en electrolito fuerte
Centrifugación en tubos centrífugos con capilar
Composición del crudDeterminar
porcentualmente los 3 componentes
Centrifugación y filtración o decantación
Concentración de cobre y ácido en electrolito fuerte y
gastado
Balance metalúrgico de la reextración
Análisi químico tradicional o por
absorción atómica.