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7/23/2019 presentacion HHein
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CARACTERISTICAS Y BONDADES DE UN
EXTRACTANTE SX DEBIL
I COLOQUIO DE OPERADORES DE PLANTAS
HIDROMETALURGICAS DE COBRE
INSTITUTO DE INGENIEROS DE MINAS DE CHILE
Preparado por: Hans Hein
Cognis Corporation
Antofagasta, 3 a 5 de Octubre, 2001
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CARACTERISTICAS Y BONDADES DE UN
EXTRACTANTE SX DEBIL
Introduccin
En los ltimos quince aos se ha presenciado un auge
considerable en proyectos hidrometalrgicos de cobre, aplicando la
tecnologa de extraccin por solventes y electrodepositacin para obtencin
de ctodos de cobre.
Aparte de variaciones en lo referente a etapas de lavado y coalescedores, las
configuraciones SX utilizadas en los nuevos proyectos hidrometalrgicos decobre correspondieron a dos etapas de extraccin y dos etapas de
reextraccin bien a dos etapas de extraccin y una etapa de reextraccin.
En las configuraciones SX sealadas un extractante dbil no ha tenido
cabida, salvo para condiciones de baja concentracin de cobre en solucin
rica y pH razonable, operando con dos etapas de extraccin y una etapa de
reextraccin.
La presencia de nitrato en solucin rica de dos proyectos SX ms recientes
en Chile ha provocado la utilizacin de LIX 84-I, un extractante del tipohidroxima considerado dbil, exclusivamente por razones de mejor
estabilidad del reactivo frente a la degradacin por nitracin, fenmeno que
ocurre en presencia de nitrato, preferentemente en las etapas de extraccin.
La utilizacin de reactivo LIX 84-I ha controlado satisfactoriamente los
efectos de nitracin y el comportamiento del reactivo ha sido superior a las
expectativas e imagen comn de un extractante dbil. A raiz de estos
antecedentes se ha investigado con mayor detencin las bondades
adicionales de un extractante dbil y se constat que un cambio deconfiguracin SX , sin aumentar el nmero total de etapas, puede resultar
interesante y ventajoso, especialmente para la aplicacin de extractantes
dbiles.
Por intermedio del presente estudio se pretende entregar una visin general
en aspectos comparativos entre extractante dbil y reactivos de uso comn.
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FIG. 1 - COMPARACION DE EXTRACTANTES SX
NO MODIFICADOS
LIX 84-I es considerado un extractante SX dbil.
LIX 860N-I es un extractante SX excesivamente fuerte y como tal se usa
comercialmente en combinacin con un extractante SX dbil y/ en mezcla
con un modificador del tipo nonil fenol, tridecanol ester.
LIX 984N es una mezcla 50/50 % en volumen de LIX 860N-I y LIX 84-I.
Una mezcla mayor de 60/40 % en volumen de LIX 84-I y LIX 860N-I
podra catalogarse como extractante SX dbil.
Gran presencia de modificador en mezcla con el reactivo LIX 860N-I
genera un extractante SX dbil.
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Caractersticas del extractante dbil
Por definicin un extractante dbil tiene menor capacidad de
carga y una mayor sensibilidad a la acidez en extraccin. Esta desventaja se
compensa con una mayor facilidad y mejor descarga del orgnico enreextraccin. La sumatoria de ambos efectos permite neutralizar disminuir
el efecto negativo de extraccin y en definitiva se logra una transferencia de
cobre adecuada, lo que significa transferir y producir cobre a ritmo
apropiado con un tamao razonable de planta SX.
Definitivamente el extractante dbil no compite con reactivos usuales en lo
que respecta configuraciones de dos etapas de extraccin y dos etapas de
reextraccin. Para dos etapas de extraccin y una etapa de reextraccin se
presentan situaciones favorables para el extractante dbil bajo ciertas
circunstancias. En toda seleccin de extractante influyen aspectosrelacionados a transferencia de cobre, extraccin recuperacin,
sensibilidad a condiciones de acidez en extraccin y reextraccin,
sensibilidad a cambios de temperaturas, selectividad cobre/fierro,
comportamiento fsico en lo referente a separacin de fases, arrastres de
orgnico en acuoso y de acuoso en orgnico, degradacin del extractante,
etc.
Una caracterstica importante del extractante dbil es que una etapa de
reextraccin es suficiente y esta se puede operar a concentraciones de 145 a165 g/l de cido sulfrico en el electrolito descargado por alimentarse a la
nica etapa de reextraccin. Esta singularidad incide en una menor
degradacin del reactivo, una mayor vida de los nodos de plomo y en una
mejor calidad de los ctodos de cobre.
Tal como se mencion en el anlisis de la Figura 1 es posible disponer de un
extractante dbil tipo LIX 84-I de una mezcla de LIX 84-I con el
extractante fuerte LIX 860N-I LIX 860-I , en la cual predomina la
cetoxima LIX 84-I. En todos estos casos se trata de un extractante sin
modificador.
Alternativamente es posible lograr un extractante dbil adicionando un
modificador en gran cantidad a una aldoxima del tipo LIX 860N-I bien
LIX 860-I . Para ello existen varios modificadores, habindose partido
historicamente con nonil fenol, posteriormente se utiliz tridecanol y hace
varios aos se tiende a preferir modificadores ester.
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El empleo de modificadores permite mejorar levemente las condiciones de
extraccin en algunas situaciones particulares al comparar con reactivos no
modificados, sin embargo se observa un incremento de los arrastres de
orgnico en acuoso y principalmente de acuoso en orgnico, lo que es ms
visible cuando el orgnico comienza a deteriorarse posterior a varias
semanas de operacin. Por la razn expuesta resulta dificil evaluar un
reactivo para cualquier proyecto nuevo, desconocindose su comportamiento
para las condiciones de planta en rgimen.
El efecto del aumento de arrastres es ms notorio para modificadores del
tipo nonil fenol, menos nocivo para modificadores del tipo tridecanol y
comunmente menor al utilizar modificadores ester. En todas las experiencias
efectuadas con diseo de equipo apropiado, Cognis ha observado arrastres
menores con reactivos no modificados en comparacin a extractantes queemplean modificadores.
A continuacin se presenta un anlisis de orientacin general:
Caracterstica Extractante Extractante Extractante
LIX 984N dbil sin dbil por
modificador presencia de
modificador
Carga mxima normal inferior mayor
Cu en org. desc. normal bajo levem. bajo
Recuperacin s/config SX s/config SX s/config SX
Arrastres normal normal mayor
Borra crud normal normal mayor
Select. qum. Cu/Fe normal mayor menor
Select. global Cu/Fe normal s/config SX mayor
Separacin de fases normal normal normal
Cintica extraccin normal inferior normal
Isoterma extraccin normal inferior inferior Cintica reextr. normal normal normal
Isoterma reextr. normal mejor levem. mejor
Degradacin normal levem. mejor levem. inf.
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FIG. 2 - REACTIVO LIX 984N EN CONFIGURACION SX
DE DOS ETAPAS DE EXTRACCION Y UNA
ETAPA DE REEXTRACCION
La configuracin SX de 2E 1R se utiliza comunmente a pH elevado y a
baja mediana concentracin de cobre en solucin rica PLS.
LIX 984N al no constituir un extractante SX dbil presenta un orgnico
descargado de una concentracin de cobre ms bien elevado, lo que reduce
el potencial de transferencia neta de cobre.
Una sola etapa de reextraccin implica una dependencia significativa del
valor de orgnico descargado en funcin de la concentracin de cobre enelectrolito cargado.
LIX 984N en contacto con solucin acuosa de pH 2,0 tiene una carga
mxima del orden de 0,52 g/l Cu por cada % de extractante. En la Figura 2
se logra cargar cobre hasta 85 % con respecto a la carga mxima.
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FIG. 3 - REACTIVO LIX 84-I EN CONFIGURACION SX
DE DOS ETAPAS DE EXTRACCION Y UNA
ETAPA DE REEXTRACCION
LIX 84-I es una cetoxima pura, cuya isoterma de extraccin es poco
pronunciada, siendo su isoterma de reextraccin bastante favorable.
LIX 84-I en contacto con solucin acuosa de pH 2,0 tiene una carga mxima
del orden de 0,48 g/l Cu por cada % de extractante. En la Figura 3 se carga
cobre hasta 66 % con respecto a la carga mxima.
A pesar de la baja concentracin de cobre en orgnico cargado se logra unatransferencia de cobre aceptable de 0,269 g/l Cu por cada porciento de
extractante, superior al valor de 0,262 de la Figura 2 correspondiente al
reactivo LIX 984N.
En forma similar la extraccin de 92,1% es superior a la extraccin de
89,7% correspondiente a la Figura 2 con LIX 984N.
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FIG. 4 - REACTIVO LIX 984N EN CONFIGURACION SX
DE DOS ETAPAS DE EXTRACCION Y DOS
ETAPAS DE REEXTRACCION
La configuracin SX de 2E 2R es bastante tradicional en plantas de
extraccin por solventes para cobre.
En la Figura 4 , si bien es cierto que la segunda etapa de reextracin parece
contribuir poco, se logra reducir la concentracin de cobre en orgnico
descargado de 2,15 a 1,50 g/l Cu.
Llama la atencin que el orgnico cargado de la Figura 4 de 4,85 g/l Cu es
inferior al orgnico cargado de la Figura 2 de 5,31 g/l Cu. En la condicin de
menor concentracin de cobre en orgnico cargado debera cargarse ms
fierro, lo que podra compensarse al reducir la concentracin de extractante
al elevar la razn O/A de extraccin. En ambos casos se disminuye
levemente el porcentaje de extraccin.
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FIG. 5 - REACTIVO LIX 84-I EN CONFIGURACION SX
DE DOS ETAPAS DE EXTRACCION Y DOS
ETAPAS DE REEXTRACCION
Para LIX 84-I el aporte de la segunda etapa de reextraccin es de bajo
impacto. El orgnico descargado se reduce de 0,56 a 0,23 g/l Cu. En
consecuencia la concentracin de cobre en orgnico descargado se reduce en
0,36 g/l Cu en comparacin a 0,65 g/l Cu de la Figura 4 con LIX 984N .
El aporte insignificante de la segunda etapa de reextraccin para el caso de
LIX 84-I incide en que la configuracin SX de 2E 2R no resultaventajosa para un extractante dbil.
Cabe sealar que las eficiencias de mezclado de extraccin son levemente
inferiores en el caso del extractante SX dbil.
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FIG. 6 - REACTIVO LIX 984N EN CONFIGURACION SX
DE TRES ETAPAS DE EXTRACCION Y UNA
ETAPA DE REEXTRACCION
El nmero de etapas SX es equivalente al comparar la configuracin SX de
3E 1R con 2E 2R .
La concentracin de cobre en orgnico descargado de la Figura 6 con tres
etapas de extraccin es virtualmente igual a la Figura 2 con dos etapas de
extraccin, existiendo en ambos casos una sola etapa de reextraccin.
Para LIX 984N el esquema de 3E 1R presenta una recuperacin
extraccin levemente mejor en comparacin a 2E 2R . Esta diferencia
vara segn parmetros de operacin y en trminos generales podra
comentarse que ambas configuraciones son de resultados bastante similares.
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FIG. 7 - REACTIVO LIX 84-I EN CONFIGURACION SX
DE TRES ETAPAS DE EXTRACCION Y UNA
ETAPA DE REEXTRACCION
La configuracin SX de 3E-1R tiene un impacto mayor para un extractante
SX dbil como LIX 84-I segn lo ilustrado en la Figura 7 . Se logra una
extraccin de 97,4% para 3E 2R en comparacin a 92,1% de extraccin
para 2E 2R de la Figura 2 .
La tercera etapa de extraccin aporta muy poco en lo referente a extraccin.
A pesar de lo anterior se logra una mayor extraccin y mejor transferencianeta de cobre. Aquello se atribuye a que una etapa de reextraccin es
relativamente similar a dos etapas de reextraccin en el caso de un
extractante SX dbil.
Una tercera etapa de extraccin mejora la selectividad cobre/fierro, lo que es
particularmente vlido para extractantes dbiles.
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FIG. 8 - BAJA CONCENTRACION DE REACTIVO LIX 984N
EN CONFIGURACION SX DE TRES ETAPAS DE
EXTRACCION Y UNA ETAPA DE REEXTRACCION
La disminucin de la concentracin de extractante afecta en forma
considerable al extractante LIX 984N.
Para razn O/A de 1/1 en extraccin la primera etapa de extraccin aporta
poco y la concentracin de cobre en orgnico cargado se aproxima a la carga
mxima.
La configuracin SX de 3E 1R reduce la degradacin hidroltica, puesto
que el orgnico se encuentra expuesto por menor tiempo a concentraciones
cidas elevadas, siendo el tiempo de retencin equivalente a una sola etapa
de reextraccin en comparacin a la configuracin 2E 2R .
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FIG. 9 - BAJA CONCENTRACION DE REACTIVO LIX 84-I
EN CONFIGURACION SX DE TRES ETAPAS DE
EXTRACCION Y UNA ETAPA DE REEXTRACCION
Para 9 % LIX 84-I y configuracin 3E 1R se logra una transferencia
neta de 0,354 g/l Cu por cada % de reactivo .
Se concluye que el esquema 3E 1R resulta extremadamente favorable al
utilizar un extractante dbil.
Al disponer de elevadas concentraciones de nitrato en solucin rica PLS sepresenta una mayor degradacin del reactivo en extraccin y por esta razn
es necesario evaluar en forma especial las ventajas y desventajas de utilizar
la configuracin 3E 1R en lugar de 2E 2R .
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TABLA RESUMEN
EXTRACCION Y TRANSFERENCIA NETA
Figu-
ra
Configu-
racin SX
Reactivo
%
Refino
g/l Cu
Extraccin
%
Transferencia
neta
g/l Cu /% reac
2 2E - 1R 12% LIX 984N 0.359 89,7 0,262
3 2E - 1R 12% LIX 84-I 0,276 92,1 0,269
4 2E - 2R 12% LIX 984N 0,150 95,7 0,279
5 2E - 2R 12% LIX 84-I 0,198 94,3 0,275
6 3E - 1R 12% LIX 984N 0,126 96,4 0,281
7 3E - 1R 12% LIX 84-I 0,089 97,4 0,284
8 3E - 1R 9% LIX 984N 0,746 78,7 0,306
9 3E - 1R 9% LIX 84-I 0,312 91,1 0,354
Para configuracin SX de 2E 1R y parmetros de operacin considerados,el extractante dbil LIX 84-I present mejor performance que el reactivo
LIX 984N. Aquello puede variar considerablemente a mayores
concentraciones de cobre y a pH menor en solucin PLS .
La comparacin de 2E 2R es favorable para reactivo LIX 984N sobre
LIX 84-I. Esta tendencia ha sido constatada en todas las evaluaciones
efectuadas en el pasado.
El esquema 3E 1R favorece definitivamente al extractante dbil, inclusive
a pH del orden de 1,2 en solucin PLS se obtienen resultados ventajosos.
Por la mayor carga del orgnico cargado se logra una buena selectividad
cobre/fierro y corresponde evaluar las menores eficiencias de mezclado para
extractante dbil, particularmente a bajas temperaturas.
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Bondades
La utilizacin industrial de un extractante dbil sin modificador
presenta varias ventajas indicadas a continuacin:
1) Es posible mejorar la transferencia neta y recuperacin extraccin
de cobre al cambiar de una configuracin de 2E 2R a 3E 1R .
2) Con tres etapas de extraccin se aprovecha la ventaja de un bajo
contenido de cobre en orgnico descargado y el cobre en orgnico
cargado se acerca a la carga mxima, que es levemente inferior a un
reactivo normal del tipo LIX 984N.
3) Se logra operar ventajosamente a concentracin cida ms baja en
electrolito descargado y cargado con beneficios relacionados a menorpeligro de cristalizacin de sulfato de cobre, mayor vida de nodos de
plomo, posibilidades de usar mayor concentracin de cobre en
electrolito con lo que se mejora la calidad de ctodos, menor
degradacin por hidrlisis y menor contaminacin de ctodos con
plomo y azufre.
4) Mayor estabilidad hidroltica del reactivo a concentracin de cido
sulfrico similar en el electrolito.
5) Mayor estabilidad frente a nitracin al tratar soluciones de lixiviacin
con presencia significativa de nitratos y cloruros.
6) Transformacin de un extractante dbil en fuerte al sufrir el efecto de
nitracin, manteniendo una transferencia neta relativamente similar.
7) Caractersticas fsicas similares al reactivo LIX 984N ampliamente
utilizado a nivel mundial.
8) Posiblilidad de utilizar mezclas con aldoximas para optimizar elperformance metalrgico de la planta.
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