ponencia metalurgia unsa
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Ing. Dorian Paucar SalasJefe de Guardia Planta
Minera Pampa de Cobre S.A.
Control operacional de concentraciones de cloruros en los
Procesos de Extracción por Solventes (SX) – Electro obtención (EW)
Proceso General Lixiviación – SX - EW
Extracción por solventes
La Extracción por Solventes en su concepto mas simple, es un proceso de separación que se emplea en la industria química-metalúrgica con tres fines fundamentales: concentrar, purificar y separar.Se dan dos tipos de reacciones:
(A)(O)(O)A HCuRRHCu 22 22
)(Extracción
Re-extracción
PLS + Org. Descargado Org. Cargado + Refino
)()(4)()(2 22 OAAO RHCuSOHCuR
Org. Cargado + Spent Cargado + Org. Descargado
En las etapas de extracción y re-extracción observamos que el orgánico es mezclado con el acuoso (PLS o electrolito), con el objetivo de facilitar el contacto y transferencia de cobre. Una vez mezclado y lograda la transferencia, ambas sustancias se separan en dos fases (la fase orgánica y la fase acuosa), aprovechando la propiedad de inmiscibilidad que existe entre ambas (como el agua y el aceite), éstas se separan por gravedad (diferencia de densidades), quedando en la parte superior el orgánico por ser más ligero que el acuoso. Esta separación se realiza en el decantador. En el decantador existe una zona llamada (banda de dispersión) que constituye una zona de mezcla que se va reduciendo conforme se van separando las dos fases.
Consideraciones Físicas
1.Continuidad de Fase: Es la condición de trabajo en donde predomina el acuoso o el orgánico. Decidir trabajar en una u otra continuidad es una variable muy importante en SX, pudiendo ser de dos tipos:
Acuosa continua, cuando la fase orgánica está dispersada en una matriz continua de acuoso.Se caracteriza por la presencia de gotas de fase orgánica en una matriz de fase acuosa.En una continuidad acuosa se genera un arrastre mínimo de acuoso en la fase orgánica. Se prefiere trabajar así en el E1, para tener menos arrastres A/O al electrolito.
Orgánica continua, cuando la fase acuosa está dispersada en una matriz continua de orgánico.Se caracteriza por la presencia de gotas de fase acuosa en una matriz de fase orgánica. En una continuidad orgánica se genera un arrastre mínimo de orgánico en la fase acuosa.Se prefiere trabajar así en el S1 y E2, para tener menos arrastres O/A hacia el raff o al electrolito rico.
Continuidad de Fases:
MATRIZ ACUOSA Cu++
R2CuR2Cu
R2CuR2Cu
R2Cu
R2CuR2Cu
R2CuR2Cu
R2Cu
MATRIZ ACUOSA Cu++
R2CuR2CuR2Cu
CONTINUIDAD ACUOSA
R2CuR2CuR2Cu R2CuR2CuR2CuR2CuR2CuR2Cu
R2CuR2CuR2Cu
R2CuR2CuR2CuR2CuR2CuR2Cu R2CuR2CuR2Cu
R2CuR2CuR2Cu
R2CuR2CuR2Cu
CONTINUIDAD ORGÁNICA
MATRIZ ORGÁNICA R2Cu
Cu++
Cu++
Cu++
Cu++
Cu++
Cu++
Cu++
Cu++
Cu++
Cu++
Cu++
Cu++
Cu++
Cu++
Cu++
Cu++
Cu++
Cu++
Cu++
Cu++
Cu++
Cu++
Cu++
Cu++
Cu++
Cu++
Cu++
Cu++
Cu++
Cu++
2. Tiempo de separación de Fases: El tiempo de separación de fases en los mezcladores es un buen indicador de la velocidad con que van a coalescer las fases en el decantador y de cómo van a ser los arrastres de una fase en la otra a la salida de las soluciones del decantador.
Si el tiempo es muy alto, vamos a tener incremento de arrastres A/O ó de O/A, debido a que la coalescencia presenta problemas y no van a separar completamente las fases en el tiempo que se tiene en el decantador.Si el tiempo es muy corto, también vamos a tener incremento de arrastres A/O ó de O/A, esto debido a que la separación de fases al ser muy rápida van a quedar en la fase orgánica o acuosa residuos de burbujas de acuoso u orgánico respectivamente.
Consideraciones Físicas
T.S.F. Ideal T:S:F: Rápido T.S.F. : Lento
Separación de Fases en el decantador:
3. Arrastres físicos: La continuidad de fases, favorece el menor arrastre de la fase. Por lo que se busca en general, operar en:
Acuoso continuo: Generalmente en las etapas E-1 de Extracción para minimizar arrastres de A/O, ya que esta etapa el orgánico cargado es enviado a contactarse con el electrolito. También en las etapas S-2, para minimizar los arrastres de electrolito a extracción E-2.
Orgánico continuo: Generalmente en las etapas E-2 para minimizar los arrastres de O/A y evitar enviar orgánico a las pozas de refino. También en las etapas S-1, para minimizar el traspaso de orgánico a la nave de electro-obtención.
Consideraciones Físicas
Arrastres A/O
E-1 S-2
Tanque de orgánico Cargado
Arrastres O/A
E-2 S-1
Poza de Refino Tanque de electrolito
Arrastres Físicos
¿Por que es importante controlar los arrastres principalmente hacia el electrolito?
Es importante controlar los arrastres al electrolito ya que pueden generar los siguientes efectos:
Efecto del Cloro en el electrolito :
El ion cloruro en el electrolito produce problemas de corrosión en las planchas madre haciendo mas difícil el deslaminado mecánico y tornando más agresiva la neblina ácida. La corrosión en las planchas madre es porque los aceros inoxidables son susceptibles a la corrosión por picado en presencia de medio ácido y temperatura. El ion cloruro se transfiere al electrolito por arrastre físico del PLS donde normalmente se encuentra en medianas concentraciones. Valores mayores a 30 ppm empiezan a causar problemas de corrosión.
Formas de Control• Control de arrastres A/O desde extracción por solventes.• Análisis del agua de proceso• Usar agua del sistema de RO• Mantener el contenido de Cl en el electrolito por debajo de 30 ppm• Mantener una purga de electrolito adecuada.•Celdas de sacrificio con altas densidades de corriente.•Empleo de gas Ozono.•Empleo de oxidantes enérgicos como H2O2 o el MnO4-.•Empleo de Resinas selectivas al Cloro.
Efecto del Manganeso :
El manganeso es un elemento que es común en los minerales de cobre y debido a sus características químicas se transfiere al PLS como ion manganoso que es fuertemente soluble en medios ácidos. El manganeso pasa al electrolito por atrapamiento mecánico de solución durante las primeras etapas de extracción. El dióxido de manganeso se produce en la interfase Pb/PbO2, lo que aumenta la velocidad de corrosión del ánodo por desprendimiento de la capa de óxido.Este desprendimiento puede contaminar al cobre depositado.
Formas de Control• Control de arrastres A/O desde extracción por solventes.• Mantener potencial Redox < 600 mV. (Puede ser con uso de Sulfato Ferroso).• Mantener una purga de electrolito adecuada.• Mantener el Mn en niveles < 50 ppm.
Efecto del Hierro :
El ion hierro es un contaminante que en concentraciones superiores a 2500 ppm ó 2.5 gr/lt de FeT, puede producir una disminución importante en el aprovechamiento de la corriente catódica, esto es la eficiencia de corriente.
El hierro al estar en altas concentraciones para el electrolito, consume corriente en sub reacciones químicas de oxidación reducción, traspasando continuamente de Fe+2 a Fe+3
Formas de Control• Control de arrastres A/O desde extracción por solventes.• Incorporación de columnas reductoras con chatarra de cobre.•Mantener un buen nivel de purgas.
Existen medidas que se pueden implementar para disminuir los arrastres.
Incremento de Anchos de Bandas de Orgánico
Picket fence
El objetivo de los picket fence es mejorar la coalescencia de las fases para reducir los arrastres A/O y O/A en las etapas E1.
PICKET FENCE
Picket fence
Etapas para Lavado de orgánico cargado.
H2O REJECTED(IMPURITIES)
Coalescedores
INGRESO DE ORGÁNICO CARGADO
PURGA DE ACUOSO CON IMPUREZAS
INGRESO DE AGUA PARA LIMPIEZA
ORGÁNICO CARGADO LIMPIO
Coalescedores
