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Capýtulo 11:

 Optimización de procesos de extracción con disolventes

En una gran mayoría de casos la optimización de las plantas de extracción con disolventes se realiza en pruebas de planta piloto. Los aspectos que reciben mayor atención en la investigación son la dependencia de la dispersión y las características de coalescencia, y sus efectos en la extracción y en la separación de fases. Otras variables que se suelen estudiar son la concentración de metal, el pH de equilibrio, la concentración salina, la concentración del disolvente (extractante, diluyente y modificador) y la temperatura; estas últimas variables se suelen estudiar con el fin de determinar sus efectos en la transferencia de materia de la extracción. Aunque muchas de estas variables se pueden probar en planta piloto, algunos circuitos pueden no quedar optimizados hasta la operación de la planta industrial.

Robinson desarrolló un procedimiento de optimización aplicado a la recuperación de cobre, con LIX 64N, empleando unos términos suma de costes de operación y costes de capital.

Los costes de operación se obtienen a partir de las pérdidas de cobre y disolvente:

a

donde,

A= caudal de alimentación acuosa.

Cc= precio del cobre.

Xc= concentración de cobre en el refinado.

S1= pérdidas de disolvente por litro.

X1= concentración en volumen de LIX 64N.

Cx1= precio del LIX 64N.

Cso1= precio del diluyente.

Los costos de capital dependen del número de etapas de extracción y reextracción, de la concentración de LIX 64 N, del tamaño de las etapas y de la relación de flujos. La expresión que a continuación se indica está basada en el número y tamaño de las etapas y en el inventario de fase orgánica.

a

siendo,

N= número de etapas.

Sex= velocidad de sedimentación de diseño.

V= volumen de fase orgánica en cada tanque.

K= factor que relaciona velocidad de sedimentación a costo.

b= otro factor de costo.

Esta expresión es aplicable tanto al proceso de extracción como a los procesos de lavado y reextracción.

Por tanto, el coste total (T) viene dado por la expresión:

a

siendo,

R= factor de amortización del capital.

En la figura 27 se muestra el efecto de la variación de la concentración de LIX 64N en la fase orgánica, resultando un óptimo de concentración del 14 %. El uso de una concentración del 10 % incurre en el mínimo costo. En la misma figura 27 se puede ver el efecto de la variación de relación de fases, donde el óptimo es 1.

a

Fig. 27.- Influencia de la concentración de LIX 64N y relación de fases en los costes

Aunque parece deseable el uso de una concentración de disolvente lo más alta posible, esto en la realidad es prácticamente imposible. Por otra parte, la relación de carga de la fase orgánica con respecto a la concentración del extractante no es lineal.

Además, en algunos sistemas, el aumento de la concentración del disolvente incrementa las pérdidas por arrastre en fase acuosa, al aumentar la viscosidad de la fase orgánica (incluso a temperaturas elevadas). Por último, cuando aumenta la viscosidad de la fase orgánica, una agitación excesiva puede producir emulsiones estables, que hacen al proceso inoperable. Por tanto hay que llegar a un compromiso entre una concentración de disolvente razonable y una buena operación con el equipo que se ha seleccionado.

El número óptimo de etapas de extracción es función de la concentración del agente de extracción, de la relación de flujos, del valor del metal que queda sin extraer en el refinado y del pH; el interés del capital invertido es otro factor a tener en cuenta.

Otras variables que pueden afectar a las eficacias de extracción y por tanto a los costos son: la viscosidad de la fase orgánica en función del diluyente empleado, el efecto de la velocidad de agitación en las etapas de extracción y reextracción, y el efecto de la continuidad de la fase orgánica.

Por último, las necesidades de mano de obra pueden variar notablemente de una planta a otra. Esta variación se puede atribuir a un pobre o impropio sistema de automatización. Normalmente se requieren uno a tres hombres por turno para operar una planta de extracción con disolventes, adecuadamente diseñada y automatizada.

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