170667162-100562703-LIXIVIACION-DIAPOSITIVAS
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LIXIVIACIN
La extraccin slido-lquido o lixiviacin es una
operacin unitaria cuya finalidad es la separacin deuno o ms componentes contenidos en una fase slida,mediante la utilizacin de una fase lquida odisolvente. El componente que se transfiere de la faseslida a la lquida recibe el nombre de soluto, mientras
que el slido insoluble se denomina inerte.
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LIXIVIACIN
EjemplosLos minerales de cobre se disuelven preferentemente apartir de algunos de sus minerales por lixiviacin con cido
sulfrico, el oro se separa de sus minerales con la ayuda desoluciones de cianuro de sodio
Proceso de Lixiviacin en pilas para la obtencin
de oro y plata
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LIXIVIACIN
EjemplosLa extraccin de colorantes se realiza a partir de materiasslidas por lixiviacin con alcohol o soda, los aceites
vegetales se recuperan a partir de semillas
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REALIZACIN DEL PROCESO
Preparacin del material:
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Transporte del material a la zona de
lixiviacin:
Formado de pilas:
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Baado o riego:
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FACTORES IMPORTANTES DE UNALIXIVIACIN
Temperatura delixiviacin
Concentracingravitacional
Etapas de lixiviacin
Disolvente adecuado
Poner encontacto el
disolvente conel material que
se desealixiviar,
Separar lasolucin
formada del
residuosolid.
Precipitar
el metalde la
solucin
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OPERACIN EN ESTADODISCONTINUOIncluyen aquellas en que los slidos y loslquidos se ponen en contacto nicamenteen forma de lotes y tambin aquellas enque un lote del solido se pone en contactocon una corriente que fluyecontinuamente del liquido.
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Los tipos de lixiviacin en estadodiscontinuo se dividen en:
Lixiviacinde lechos
fijos
Lixiviacinin situ
Lixiviacinen
botaderos
Lixiviacinen Pilas
Lixiviacinen Batea
Lixiviacinde pulpa
Lixiviacinpor
agitacin
Lixiviacina presin
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Lixiviacin in situ
Tipo I Tipo II Tipo III
La lixiviacin IN SITU quealgunas veces se llama Mineraen solucin se refiere a la
aplicacin de solucionesdirectamente a un cuerpomineralizado.
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Lixiviacin en botaderos
Esta tcnica consiste en lixiviarlastres, desmontes o sobrecarga de
minas de tajo abierto.Ventajas:-Se requiere de poca inversin.-Es econmico de operar.
Desventajas:-La recuperacin es baja.-Necesita tiemposexcesivos para extraer
todo el metal.
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Lixiviacin en pilas
Se coloca en montones de seccin trapezoidal y altura calculada para proceder asu riego con la solucin lixiviante. Tras percolar a travs de toda la pila, serecolectan los lquidos enriquecidos (solucin rica) que se llevan a la planta deproceso de recuperacin de la sustancia mineral (sal o metal).
Una vez preparado el mineral, se coloca en montones de seccin trapezoidal y altura calculada para proceder a su riego con la solucin lixiviante. Tras percol
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Lixiviacin en batea
Esta tcnica consiste encontactar un lecho de mineralcon una solucin acuosa quepercola e inunda la batea oestanque.
Bateas de lixiviacin
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Lixiviacin de pulpa:
Lixiviacin por agitacin
La lixiviacin por agitacin requiere que el
mineral est finamente molido, aumentando elrea expuesta. Se utiliza preferentemente paraminerales no porosos.
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Lixiviacin a presin
Se realiza con dos propsitos :
Una disolucin rpida de todos losvalores presentes en el mineral.
Mejorar la velocidad de disolucin deminerales difciles de lixiviar y poco
solubles en presin atmosfrica.
Autoclave
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OPERACIN EN ESTADOCONTINUOLa lixiviacin de un lecho estacionariode slidos se realiza en un tanque con
un fondo falso perforado parasoportar los slidos y permitir lasalida del solvente.
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Lixiviacin durante el molido
Muchos slidos deben ser molidos
para que las porciones solubles seanaccesibles a los disolventes delixiviacin
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Tanques con agitacin
Tanques conagitacin
Agitacinmecnica
Rotores deflujo axial
Rotores de
flujo radialAgitacinneumtica
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EQUIPOS DELIXIVIACION
EQUIPOS DEDISPERCION DE
LAS PARTICULASSOLIDADAS ENEL LIQUIDO
EQUIPOS PORPERCOLACION
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Extractor tipo Bollman: TRABAJA CONSOLIDOS DEFORMACONTINUA
PUEDEMANEJAR DE
2000 A
20000KG/H
ESTACOMPUESTODE CESTASMOVILES
TRABAJA ENCONTRA
CORRIENTE
PERCOLADORES
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ESTA FORMADOPOR
COMPARTIMIENTOANULARES
ECONOMICO
SENCILLO
REQUIEREN DEPOCO ESPACIO
Extractor tipo Rotocel:
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Percolador de bandasinfn:
TRABAJA DE FORMASIMILAR AL ROTOCEL
TRABA EN FOMALINEAL
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Extractor tipo Kennedy: Opera bsicabsicamente
como unpercolador
El solido sedesplaza atravs deldisolvente
El disolventefluye por
gravedad decmara a cmara
se emplea pocopara materialesfrgiles
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Tanques Agitados por carga :
Tanques agitados
medianteimpulsorescoaxiales
Los tanques deposicin vertical se
le colocanagitadores sobre un
eje vertical
los tanques enposicin horizontal
se le coloca elagitador sobre un
eje horizontal
solo proporcionauna etapa simple
de equilibrio
EQUPIOS DE DISPERSIN
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Tanques de Pachuca:
ES EL EQUIPO MSSENCILLO Y USANDO
AMPLIAMENTE EN LAINDUSTRIA
METALRGICAS
SE PUENDEN CONSTRUIRDE MADREAS, METAL Y
CONCRETO
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Tanques de sedimentacin porgravedad: Pueden servir
como equipos decontactos
continuos yseparacin
Se pueden lixiviarslidos finos en
forma continua
Trabajan en contracorriente
Requieren grancantidad de
espacio
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Tanques tipo Dorr:Utiliza el
principio detransporte de
materia con aire
Utiliza tambinel trabajo
mecnico deslidos
Es muy usado enla industria
metalrgica yqumica
Tambin puedeser usado para ellavado de slidos
finamentedividos
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1. CAMBIO DE FASE DELSOLUTO
2. DIFUSIN DEL SOLUTO EN ELDISOLVENTE CONTENIDO EN
LOS POROS DEL SLIDO
3. TRANSFERENCIA DELSOLUTO DESDE LA SUPERFICIE
DE LAS PARTCULAS HASTA ELSENO DE LA DISOLUCIN
EQUILIBRIO SLIDO-LQUIDO
EQUILIBRIO
El mecanismo de laextraccin de un solutocontenido en unapartcula slida
mediante un lquido, seconsidera que ocurre en3 etapas sucesivas hastaque se alcanza el
equilibrio:
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1. CAMBIO DE FASE DEL SOLUTO:paso de soluto de la fase slida a la fase lquida.
2. DIFUSIN DEL SOLUTO EN EL DISOLVENTECONTENIDO EN LOS POROS DEL SLIDO:La expresin de la velocidad de transferencia de materia enesta etapa vendr dada por:
3. TRANSFERENCIA DEL SOLUTO DESDE LA
SUPERFICIE DE LAS PARTCULAS HASTA ELSENO DE LA DISOLUCIN:la velocidad de transferencia de materia viene dada por laexpresin:
ETAPAS PARA ALCANZAR EL EQUILIBRIO
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MTODOS DE CLCULO
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MTODOS DE CLCULO
Los problemas de lixiviacin puedenresolverse por los siguientes mtodos declculo:
EQUILIBRIO PRCTICO
TRINGULO RECTNGULO
DIAGRAMARECTANGULAR
LIXIVIACIN EN UNA SOLAETAPA
VARIAS ETAPAS ACORRIENTE CRUZADA
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TRINGULO RECTNGULO:
I S
D
y1
y1satNO SATURADA
SATURADA
N
P
En la extraccin slido-
lquido, en la que el soluto estaoriginalmente en fase slida,la cantidad de soluto quepuede disolverse estarlimitada por la saturacin dela disolucin, que ser funcin
de la temperatura y la presin.
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TRINGULO RECTNGULO (cont):
IS
D
A,y1
C
K
GH
B
D
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DIAGRAMA RECTANGULAR:
k
CA
G
H
E1
R1
D`DB`B R1
M1
E1`
D
N=I/(D+S)
X,y=S/(D+S
F
Debido a que en el diagrama
triangular los datos suelenagruparse hacia un extremo,resultando incmodas laslecturas, es preferible usarun diagrama rectangular enel q se representen en
ordenadas Kg de inerte/ Kgde disolucin I (D+S), y enabscisas Kg de soluto/ Kg dedisolucin S (D+S).
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LIXIVIACIN EN UNA SOLA ETAPA:SLIDO QUE SE VAA LIXIVIARB= masa de insolublesF= masa de (A+C)
NF= masa de B/(A+C)YF=masa de C/(A+C)
SLIDO LIXIVIADOB= masa insolubleE1= masa de (A+C)N1= masa de B/(A+C)
Y1=masa de C/(A+C)
DISOLVENTE DE
LIXIVIACINRo=masa desolucin (A+C)C0=masa deC/(A+C)
SOLUCIN
LIXIVIADAR1=masa desolucin (A+C)X1=masa deC/(A+C)
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LIXIVIACIN EN UNA SOLA ETAPA(cont):
Por definicin de N,B = Nf*F = E1*N1
Un balance de soluto (C), F*Yf + Ro*Xo = E1*Y1 + R1*X1
U balance de disolvente (A), F (1-yf) + Ro (1-Xo) = E1 (1-Y1) + R1 (1-X1)
Y un balance de la solucin(soluto + solvente) F+Ro = E1 + R1 = M1
El mezclado de los slidos que se van a lixiviar y el disolvente delixiviacin produce una mezcla de masa M1 libre de B tal que:
NM1 = B/ (F+Ro) = B/M1YM1 = YF*F + Ro*Xo / F+Ro
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LIXIVIACIN EN VARIAS ETAPAS A
CORRIENTE CRUZADA:
1 2 nSLIDO ALAVAR
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APLICACIONES
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Lixiviacin del cobreMINA
CONMINUCION
LIXIVIACION
EXTRACCION CONSOLVENTE
ELECTROOBTENCION
CATODO
Planta lixiviacin decobre
Mina de cobre
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lixiviacin del oroReaccin cianuracin:
4 Au + 8 CNNa + O2 + 2 H2O 4 (CN)2 Na Au + 4 HONa
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Lixiviacin azcar de remolacha
LAVADO
CORTE ENRODAJAS
DIFUSION
LIXIVIACION
MOLIENDA
CONCENTRACION
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LIXIVIACION DE SEMILLASVEGETALES
Los aceites vegetales serecuperan a partir desemillas, como los de soya yde algodn mediante lalixiviacin con disolventesorgnicos.
Generalmente, los disolventesutilizados son nafta de petrleo, unafraccin muy cercana al hexano; los
hidrocarburos clorados dejan unresiduo demasiado txico para elalimento lixiviado y no puedeutilizarse para alimentacin animal
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EJEMPLOS
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EJEMPLO 1: El azcar que queda en un lecho de carbn de hueso que seutilizo para decolorarlo, se va a lixiviar inundando el lecho con agua;posteriormente, el lecho se drenara de la solucin de azcar resultante. Eldimetro del lecho es de 1m, la profundidad 3m, la temperatura es de 65c. la
solucin de azcar que se drena tiene una densidad de 1137 kg/m y unatensin superficial de 0.066 N/M. la densidad global del carbn es 960kg/m y la densidad individual de la partcula es 1762kg/m. Las partculastienen una superficie externa de 16,4m/kg. Calcule la masa de solucin quequeda retenida aun en el lecho despus de que se ha determinado el goteo dela solucin.
Expresarla tambin como: masa de solucinmasa carbn de hueso seco
DATOS: =1mh =3mT=65C
l= 1137 kg/m= 0.066 N/Mglobalcarbon= 960 kg/mc/particula= 1762kg/mSup. Externa= 16,4m/kg
S l i
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Solucin:
el volumen vaco fraccionado es:
= 1 globalcarbon
c/particula
= 1- 9601762
= 0.455m vaco / m lecho.
La superficie de la partcula es:
p= sup. externa*globalcarbon
p= (16.4m/kg)*(960kg/m) = 15744 m/mlecho
El dimetro de la partcula es:
p= 6*(1)
p
p= 6*(10.455)
15744 = 2,077*10 m
Permeabilidad del lecho:
K =pg
150(1)
K =(2,07710 )(0.455)(9.807))
150(10.455)= 894*1010 m/s
S t i id l i i i l
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Saturacin residual inicial:
s= 0.075 cuando el factor k*l*g / g*gc
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Vol. Liquido retenido
vol. Lecho= 0.1276* = 0.1276*(0.455) = 0.0581 m/m
Masa liquido
masa solido seco=
0.0581(1137)1(960)
=0.069 kg/kg
EJEMPLO 2: Se va a extraer aceite de una comida con benceno, utilizando un extractor
continuo en contracorriente. La unidad a tratar es de 1000kg (basada en el slido totalmente
agotado) por hora. La comida no tratada contiene 400kg de aceite y est contaminada con
25 kg de benceno. La mezcla de solvente fresco contiene 10kg de aceite y 655 kg de
benceno. Los slidos agotados han de contener 60 kg de aceite no extrado. Experimentos
en idnticas situaciones a las de la bacteria que se proyectan, indican que la solucin
retenida depende de la concentracin de la solucin en la forma que se indica en la tabla.
Calcular a) La concentracin de la solucin concentrada, o extracto; b) La concentracin de
la solucin que sale con los slidos extrados; c) La masa de solucin que sale con la
comida extrada; d) La masa del extracto; e) El nmero de etapas que se requieren. Todas
las magnitudes estn dadas por hora.
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Solucin:sean x y y las fracciones masa de aceite en las soluciones de los
flujos inferior y superior para la entrada de solvente,
Vb = 10 + 655 = 665kg solucin /h
Yb = 10 / 665 = 0.015
Determine la cantidad y composicin de la solucin en los slidos agotados,
por prueba y error.
Si Xb = 0.1, la solucin retenida a partir de la tabla A, es 0.050kg/kg. Por lo
tanto
http://www.google.co.ve/imgres?q=flujos+en+contracorriente+en+N+etapas&start=245&um=1&hl=es&sa=N&biw=1024&bih=478&tbm=isch&tbnid=P27fLKEnlpjW_M:&imgrefurl=http://mazinger.sisib.uchile.cl/repositorio/lb/ciencias_quimicas_y_farmaceuticas/castroe10/05c.html&docid=_vfyTqq4ClWtVM&imgurl=http://mazinger.sisib.uchile.cl/repositorio/lb/ciencias_quimicas_y_farmaceuticas/castroe10/images/fig178.jpg&w=430&h=79&ei=qjxxT_XlMore0QHRh4HYAQ&zoom=1&iact=hc&vpx=345&vpy=284&dur=273&hovh=63&hovw=344&tx=209&ty=122&sig=109846315458948439062&page=17&tbnh=33&tbnw=180&ndsp=15&ved=1t:429,r:7,s:245 -
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CONCENTRACION, KG DE
ACEITE /KG DE SOLUCIONSOLUCION RETENIDA, KG/KG DE
SOLIDO
0 0.50.1 0.5050.2 0.5150.3 0.5300.4 0.5500.5 0.5710.6 0.5950.7 0.620
Lb = 0.505*(1000) =505kg/h, Xb = 60 / 505 = 0.119
A partir de la tabla A, la solucin retenida es 0.507 kg/kg
Lb = 0.507*(1000) = 507, Xb= 60/507 = 0.118 (suficientemente prximo)
El benceno en el flujo inferior para Lb es 50760 = 447 kg solucin /h
Xa = 400 / 425 = 0.941
Aceite en el extracto = entrada de aceite -60 = 10+400+-60 = 350 kg /h
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Benceno en el extracto = 655 + 25 -447 = 233kg/h =
Va = 350+233 = 583kg/h, Ya = 350 / 583 = 0.6
Determinar las concentraciones de entrada y salida para la primera etapa ylocalice la lnea de operacin para las etapas restantes. Partiendo de que X1 =
Ya = 0.6, la solucin retenida es 0.595 kg/kg de solido.
L1 = 0.505*(1000) = 595
BALANCE DE MATERIA GLOBAL:
V2 = L1+VaV2 = 595 + 583 425 = 753Kg/h
Balance de aceite:
La*Xa+V2*Y2 = L1X1+VaYa, V2Y2 = 595*(0.6)+583(0.6)- 425*(0.941) = 307
Y2 = 307 / 753 = 0.408
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El punto X1= 0.6, Y2 = 0.408 est en el extremo final de la lnea de operacin para
etapas restantes. Para determinar un punto intermedio en la lnea de operacin, se
escoge Xn = 0.3 Ln = solucin retenida = 0.53*(1000) = 530 kg /h
Para un balance global ,
Vn+1 = 530 + 583425 = 688 kg/h
Un balance de aceite da
Vn+1*Yn+1 = Ln*Xn + Va*YaLaXa = 530*0.3+583*0.6 -400 = 108.8
Yn+1 = 108.8/ 688 = 0.158