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Analysis phase separation profiles in copper extraction
Sebastin Jara and Patricio Navarro
Contexto Actual
La hidrometalurgia del cobre ha tenido un crecimiento exponencial gracias a la invencin de extractantes orgnicos (aproximadamente ao 1960)
Los extractantes de cobre, han ido evolucionando en selectividad y propiedades fsicas para las distintas condiciones que presentan las plantas de procesamiento de minerales de cobre mediante las etapas de lixiviacin, extraccin por solvente y electro obtencin.
Motivacin
El proceso de extraccin de cobre, tiene como objetivos principales:
Separar el cobre de las impurezas desde el PLS.
Producir una solucin (electrolito rico) adecuada para la electroobtencin de cobre.
Minimizar el traspaso de impureza desde el PLS al electrolito rico.
Motivacin Dispersin de
naturaleza temporal.
La continuidad es
determinante para lograr una eficiente y rpida separacin de fases
Motivacin
La separacin, que ocurre en el decantador, est en gran medida determinada por la viscosidad de la fase continua, en el seno de la cual sedimentan y coalescen las gotas de la fase dispersa.
Motivacin Los principales problemas asociados a la presencia de orgnico en el electrolito de avance y solucin de refino, producto de una ineficiente separacin de fases son: Impacto en la calidad catdica, obtencin de ctodos
quemados en casos crticos. Contaminacin ambiental y riesgos de incendio en nave
por alta volatilidad a las temperaturas de operacin.
Obstruccin en sistemas de distribucin en lixiviacin.
Objetivo
El objetivo de este trabajo es estudiar el perfil de coalescencia y de sedimentacin en la extraccin de cobre, en continuidad acuosa.
Identificar el tiempo en que la velocidad de sedimentacin o la de coalescencia controla el proceso de separacin de fase.
Parte Experimental
Solucin de lixiviacin simulada con concentraciones de cobre de 1-3-6 g/L .
Concentraciones de extractante (LIX 984N) de 10-20-30 % v/v diluido en solvente comercial (shellsol 24 AR).
Condiciones de operacin
Parmetro Valor
Tiempo de agitacin (s) 180
Velocidad de agitacin (rpm) 800
Fase continua Acuosa
pH inicial 2
Temperatura (C) 20
Concentracin de sulfatos (mol/l) 0,25
Parte experimental
Fotos montaje Agitador
Reactor
Cmara
Perfil de Sedimentacin
Perfil de Coalescencia
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-10
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fre
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avan
ce, m
m
Tiempo, s
Perfil de Sedimentacin (1 g/L [Cu+2], 30% Ext.)
Perfil de Sedimentacin (3 g/L [Cu+2], 30% Ext.)
Perfil de Sedimentacin (6 g/L [Cu+2], 30% Ext.)
Perfil de Coalescencia (1 g/L [Cu+2], 30% Ext.)
Perfil de Coalescencia (3 g/L [Cu+2], 30% Ext.)
Perfil de Coalescencia (6 g/L [Cu+2], 30% Ext.)
Perfiles de Coalescencia
Perfiles de Sedimentacin
Perfiles Obtenidos al Variar la Concentracin de Cobre en la Fase Acuosa
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0 10 20 30 40 50 60
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de
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Tiempo, s
Perfil de Sedimentacin (1 g/L [Cu+2], 10% Ext.)
Perfil de Sedimentacin (1 g/L [Cu+2], 20% Ext.)
Perfil de Sedimentacin (1 g/L [Cu+2], 30% Ext.)
Perfil de Coalescencia (1 g/L [Cu+2], 10% Ext.)
Perfil de Coalescencia (1 g/L [Cu+2], 20% Ext.)
Perfil de Coalescencia (1 g/L [Cu+2], 30% Ext.)
Perfiles Obtenidos al Variar la Concentracin de Extractante en la Fase Orgnica
Perfiles de Coalescencia
Perfiles de Sedimentacin
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Alt
ura
del
fre
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de
avan
ce, m
m
Tiempo, s
Zona de Sedimentacin Libre
Perfil de Coalescencia
Perfil de Sedimentacin
1 (g/L Cu+2 ) y 30% Ext.
t*s
t*c
tf
Zona de Sedimentacin Mixta
Zona de Empaquetamiento
Resultados
Experiencia t*s (s) t*c (s) tf (s)
1 g/L Cu+2 10% v/v de extractante 12 37 47
1 g/L Cu+2 20% v/v de extractante 13 44 56
1 g/L Cu+2 30% v/v de extractante 14 44 57
3 g/L Cu+2 10% v/v de extractante 10 35 48
3 g/L Cu+2 20% v/v de extractante 12 37 50
3 g/L Cu+2 30% v/v de extractante 13 38 51
6 g/L Cu+2 10% v/v de extractante 12 35 47
6 g/L Cu+2 20% v/v de extractante 12 34 47
6 g/L Cu+2 30% v/v de extractante 13 38 51
Tiempos de Inflexin de las Curvas y Tiempo de Separacin de Fases
Zona de Empacamiento
Sedimentacin Libre
Sedimentacin Mixta
Perfil de Coalescencia
Perfil de Sedimentacin
Estados propuestos de la separacin de fases
Conclusin
El anlisis de los perfiles de separacin de fases permiti, a travs de los puntos de inflexin de las curvas, dilucidar la forma en que se distribuye la fase dispersa a medida que se desarrolla la coalescencia y la sedimentacin del sistema lquido- lquido en estudio.
Conclusin
La velocidad de sedimentacin y coalescencia estn ligadas con las condiciones de las fases (propiedades fsicas) cuando estas pasan a separarse dentro del settler.