Aspectos de Cinética en Procesos de Extracción SX

Cinética: aspectos que controlan la velocidad del proceso son:

1. Difusión de los productos o reactantes desde el seno de la solución (capa límite) (convección externa, agitación).
2. Difusión en la capa del producto (oxima libre en interfaz).
3. Reacción química.

Para SX del Cu, las posibles limitancias se encuentran en la reacción química y dependen de 3 variables: naturaleza de las moléculas del extractante, temperatura y presión. La variable temperatura tiene un efecto catalizador en reacciones químicas, debido a que influye en la energía de activación principalmente. El mejor comportamiento cinético de una aldoxima a menor temperatura (mayor EAE) es por el factor temperatura, más viscosidad que aumentan o evidencian la diferencia entre uno y otro extractante.

Recuperación SX: sus variables son Cu pls, ph pls, Cu EP, h+ep, % extractante, O/A externa (extracción y reextracción), EAE, temperatura.

Coalescencia: cuando la mezcla comienza a deshacerse juntándose las gotas de la fase dispersa, las que al crecer aumentan tamaño y peso para desplazarse a la interfase y unirse con el resto de la fase. Las velocidades de flujo en un decantador son de vital importancia para la buena coalescencia de fases, esta depende de los criterios de diseño utilizados. El flujo específico de decantación es función del total del caudal que ingresa al decantador (incluyendo recirculación). La VLO dependerá del caudal y banda de orgánico, manejándose de forma dependiente, si existen aumentos de caudales de orgánico se debe ajustar la banda de orgánico.

Arrastres O/A - A/O: Continuidad acuosa: alto arrastre de orgánico en acuoso, bajo arrastre de acuoso en orgánico (gotas orgánicas abajo, en fase acuosa). Continuidad orgánica: alto arrastre de acuoso en orgánico, bajo arrastre de orgánico en acuoso (gotas orgánicas arriba, en fase orgánica). Dependerán de VLO, FED, calidad de fase orgánica, viscosidad de la solución, temperatura, agitación, niveles de CRUD, condiciones de operación de equipos, continuidad de fases, fenómenos de degradación y nitración, eventos operacionales.

Borras (CRUD): sólidos en las soluciones de lixiviación generan emulsión estable (borra) que se ubica en la interfase orgánico-acuoso. Esta emulsión debe ser retirada de los decantadores porque genera problemas de separación de fases, incrementa arrastres, y si no se trata habrá pérdida neta de reactivo.

Reactivos Orgánicos: quelante (pinzas, extractante enlaza químicamente el ion metálico en 2 sitios, por cada molécula de extractante se libera 1 ion hidrógeno), ácido orgánico, sustitución del ligante, extrac neutra o solvatante y formación de par iónico.

La fase orgánica está conformada por el extractante, solvente y modificador en algunos casos. Los extractantes requieren ser diluidos, el solvente reduce la viscosidad del orgánico y la [] del reactante.

Características del Extractante: ser altamente selectivo, ser inmiscible en soluciones acuosas, separarse fácilmente de la fase acuosa, fácil regeneración en sus características fisicoquímicas, cargar y descargar el metal lo bastante rápido, ser soluble en diluyentes orgánicos, no ser inflamable, tóxico, volátil, cancerígeno, contaminante, no promover emulsiones estables, costo aceptable.

Características del Solvente: solubilizar al extractante y al complejo orgánico metálico formado, ser insoluble en fase acuosa, baja viscosidad, densidad que favorezca separación de fases, químicamente estable bajo condiciones del circuito, alto punto de inflamación, bajas pérdidas de evaporación, no interferir en reacciones de extracción y descarga del metal, disponible con facilidad, grandes cantidades y a bajo costo.

Aldoximas son extractantes fuertes: forman complejo fuerte con Cu, permitiendo extracción de Cu eficiente aun a bajo pH, entonces la reextracción eficiente requiere mayores niveles de ácido en electrolito. Cetoximas son extractantes débiles: forman un complejo más débil con Cu, no tienen extracción eficiente a bajo pH, la reextracción es más eficiente a niveles bajos de ácido en electrolito.

Las formulaciones fuertes favorecen: pls + concentrado, pls con menor pH, mayor acidez en electrolito, pocas etapas de extracción, más etapas de reextracción, mayor recuperación esperada. Formulaciones débiles favorecen: pls alto en pH, electrolito bajo en ácido, más etapas de extracción, menos de reextracción, menor expectativa de recuperación.

Arcillas: 2 etapas; adsorción (contacto entre arcillas con orgánico en estanque, se requiere 20m de agitación, orgánico libre de agua, tensoactivos fuertemente atraídos por arcillas por fenómeno de superficie, estas se saturan, se estima dosificación en pruebas de laboratorio); separación de sólidos (retiro de arcillas con tensoactivos (filtración). Orgánico planta: orgánico cargado, dosis de 5-50kg/m3. Orgánico recuperado: viene de tratamiento de borras, recuperado de piscinas de refinación y sumideros, más tensoactivos, dosis mayores a 5kg/m3.