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

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

0 10 20 30 40 50 60

Alt

ura

del

fre

nte

de

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

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

0 10 20 30 40 50 60

Alt

ura

del

fre

nte

de

avan

ce, m

m

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

nte

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.