Lixiviación.
¿Qué es Lixiviación?
La
idea de lixiviación se emplea en el ámbito de la química. Así se denomina al
acto y el resultado de lixiviar: dividir las partes solubles y las partes
insolubles de una sustancia apelando al uso de un disolvente. A la lixiviación también
se la conoce como extracción sólido-líquido, ya que consiste en el uso de un
disolvente líquido con un sólido pulverizado, una acción que permite la
disolución de los elementos solubles del sólido.
Al
ser un equilibrio entre fases, la lixiviación, al igual que la extracción
líquido-líquido, pueden ser cuantitativas (>99.9%) pero nunca totales
(100%); esto quiere decir que la fase sólida siempre contendrá una porción del
soluto.
El
proceso consiste en cuatro etapas:
2. 2. Separación
del sólido inerte (fase portadora).
3. 3. Recuperación
del disolvente (solo si es económicamente viable).
4. 4. Lavado
del sólido inerte para recuperar mayor cantidad de soluto.
Algunos
ejemplos son:
· 👉El azúcar se separa por lixiviación
de la remolacha con agua caliente.
· 👉Los aceites vegetales se
recuperan a partir de semillas (como los de soja y de algodón) mediante la
lixiviación con disolventes orgánicos.
· 👉 La extracción de
colorantes se realiza a partir de materias sólidas por lixiviación con alcohol
o soda.
· 👉En la preparación de la infusión de café, la sustancia aromática de este (soluto) se extrae con agua (disolvente) del café molido (material de extracción). La lixiviación tiene una gran importancia en el ámbito de la metalurgia, ya que se utiliza frecuentemente en la extracción de algunos minerales como oro, plata y cobre. También se utiliza en Tecnología Farmacéutica.
Métodos de Lixiviación
Los métodos de lixiviación corresponden a la forma en cómo se pone en contacto la solución lixiviante con los minerales o menas con contenidos metálicos de interés. Los métodos más conocidos son los siguientes:
1.
Lixiviación in situ
2.
Lixiviación en botaderos
3.
Lixiviación a presión
4. Lixiviación por agitación.
1. Lixiviación in situ
La lixiviación in situ también conocida o extracción por disolución es una de los dos métodos primarios de extracción que actualmente se usan para obtener uranio de subterráneo. El método ISR se usa para recuperar uranio, pero también se puede usar para extraer varios otros metales como níquel, cobre y oro, donde otros mineros y los métodos de molienda pueden ser demasiado costosos o perjudiciales para el medioambiente.
El proceso es una opción atractiva para los mineros debido a sus bajos costos operativos, generalmente un menor impacto ambiental y un tiempo de preparación relativamente corto.
Este método se utiliza para extraer cobre de minerales que tienen baja ley. El material es generalmente un lastre generado en la explotación de minas a rajo abierto, la cual es vaciado sobre una superficie poco permeable y el solvente acuoso es agregado sobre la superficie del botadero. Se percolan a través del lecho por gravedad. La solución fuerte se obtiene por el fondo del botadero es conducida a la planta de sedimentación, donde se extrae el cobre y la solución remanente es retornada a la lixiviación.
La
lixiviación a presión es una opción para la recuperación de cobre a partir de
la calcopirita. La lixiviación tiene lugar a altas temperaturas y presiones en
presencia de un agente oxidante El rendimiento de la presión los circuitos de
lixiviación pueden mejorarse optimizando la configuración de autoclaves y el
método de eliminación de calor. Se puede lograr por creando un modelo de
autoclave que combina balances de masa, energía saldos y saldos de población.
Un circuito de caja base que consiste en
Se
eligió un solo autoclave, y este caso base se comparó con opciones para
aumentar la capacidad agregando más autoclaves al circuito.
Estas
opciones de aumento de capacidad incluyen circuitos en los que la autoclave se
agrega en paralelo, en serie, y en serie con engrosamiento entre las dos autoclaves.
La extracción de cobre, la productividad y los requisitos de enfriamiento para
estas opciones se comparan. El circuito de serie con engrosamiento interestatal
tiene la mayor extracción y productividad; sin embargo, el servicio de
enfriamiento en la primera autoclave es alto. Además de comparando opciones de
circuito, tres opciones para la eliminación de calor fueron investigado:
serpentines de enfriamiento, agua de enfriamiento y reciclaje de flash. El
flash La opción de reciclaje da como resultado la extracción de cobre más alta
y el enfriamiento opción de agua la menor extracción de cobre.
En
muchos procesos industriales la agitación es una operación clave, ya que es empleada
para incrementar la transferencia de calor y masa, haciendo más eficiente el
procesamiento químico y otras aplicaciones.
Existen
diversas funciones de procesamiento que se llevan a cabo en tanques agitados
mediante impulsores giratorios, algunos ejemplos son:
1.
Mezcla de líquidos miscibles
2.
Contacto o dispersión de líquidos no miscibles
3.
Dispersión de un gas en un líquido
4.
Mejora de la transferencia de calor entre el líquido agitado y la superficie de
intercambio de calor
5.
Suspensión o dispersión de partículas sólidas en un líquido para producir uniformidad,
fomentar la transferencia de masa (como la dilución) o iniciar una reacción
química
6.
Reducción del tamaño de partículas aglomeradas
La
lixiviación en tanques agitados se emplea cuando se tratan minerales de alta ley,
teniendo pequeños volúmenes de mineral que no pueden ser tratados por otro
método como el de percolación. El método de lixiviación por agitación requiere
de burbujeo o agitación mecánica para mantener la pulpa en suspensión hasta que
se completa la disolución (Buerhend, 2010).
Actualmente
en la industria metalúrgica se utilizan tanques agitados provistos de
impulsores de flujo axial, impulsores de 3 o 4 aspas inclinadas, en el cual
solo se mantiene la pulpa en movimiento y los sólidos en suspensión, con lo que
se logra el contacto entre las partículas del mineral y solvente. Con el fin de
mejorar el proceso de lixiviación, en el presente trabajo se propone utilizar
impulsores de alto corte para incrementar el contacto entre el mineral y la
solución lixiviante.
Proceso de lixiviación en la industria
1. EL proceso del oro de principio a fin
Exploración
La exploración es la primera parte de un largo
proceso. Consiste en ubicar zonas donde exista la presencia de minerales cuya
explotación sea económicamente rentable.
Inicialmente se utilizan reportes satelitales para
determinar zonas mineralizadas en los lugares a explorar. Después, los geólogos
recogen muestras (rocas) del suelo para conocer los elementos y minerales que
las conforman. Si los análisis dan resultados positivos se procede con la
perforación: se sacan muestras de diferentes profundidades (testigos) para
determinar tipo, cantidad, profundidad y otras características del mineral.
Finalmente se investiga y determina cuánto mineral existe en la zona.
Pre minado
Antes de iniciar el trabajo de explotación en sí, es
necesario retirar del terreno la capa superficial de tierra orgánica (top soil)
que permite el crecimiento de vegetación en la superficie. Esto se hace con
equipo pequeño, y deja las condiciones para que en la etapa de minado se pueda
explotar con equipo gigante.
Esta capa se almacena en áreas especiales para ser
utilizada posteriormente en los trabajos de restauración del terreno o cierre
de mina, el que ya se viene ejecutando en aquellas zonas donde ya se dejó de
explotar. El trabajo es realizado con equipo y mando de obra local.
Minado
Consiste en la extracción del material que contiene
oro y plata. Se inicia con la perforación del terreno, para hacer unos agujeros
que luego son llenados con material explosivo. Estos, al detonar, fragmentan la
roca y remueven subterráneamente el material exponiéndolo a la superficie. En
esta etapa se aplican los más altos estándares de cuidado en seguridad.
Carguío y acarreo
Las explosiones que se realizan y la posterior
remoción de tierra empiezan a formar grandes huecos en la tierra llamados
tajos. Camiones gigantes (que pueden
cargar hasta 250 toneladas de tierra) llevan el mineral extraído del tajo a la
pila de lixiviación (o PAD), que es la estructura donde se acumula el mineral
extraído del cerro para ser lixiviado y así recuperar el oro existente. Todos los
camiones y las palas están controlados a través de un sistema computarizado que
permite conocer por satélite su ubicación exacta en todo momento.
La
obtención del oro
Proceso de lixiviación en
pilas
La pila o PAD de lixiviación es una estructura a
manera de pirámide escalonada donde se acumula el mineral extraído. A este
material se le aplica, a través de un sistema de goteo, una solución cianurada
de 50 miligramos por litro de agua, la cual disuelve el oro. Mediante un
sistema de tuberías colocadas en la base del PAD, la solución disuelta de oro y
cianuro – llamada solución rica – pasa a una poza de lixiviación o procesos,
desde donde se bombea hacia la planta de procesos. La base del PAD está recubierta por una geomembrana,
que es un material plástico de alta resistencia que impide el contacto de los
químicos con el suelo, cuidando la calidad del agua.
Proceso Gold Mill
Mediante la planta de procesamiento de minerales
Gold Mill (Molino de Oro) se busca procesar el metal que no puede ser obtenido
mediante la lixiviado en pilas. El oro se recupera en 24 horas, a diferencia
del proceso de lixiviación en pilas que dura casi 60 días.
La construcción del Gold Mill se inició a mediados
del 2006 y concluyó a principios del 2008, con una inversión de 270 millones de
dólares y un plan de producción de 9 años. 1500 trabajadores participaron en la
construcción de esta importante obra que tiene una capacidad de procesamiento
de 5,000,000 ton/año.
Procesos
de planta
Columnas de Carbón
Proceso que permite concentrar la cantidad de oro
que hay en la solución rica, para luego recuperarlo en el proceso Merrill
Crowe, el cual se da en dos etapas. La primera es la etapa de desorción, en la
que haciendo circular una solución cianurada, se saca el oro atrapado en la
superficie del carbón activado. La segunda etapa es la de adsorción; en ella se
pasa la solución rica (con el oro en estado líquido) a través de columnas
cargadas con carbón activado, para que el oro sea atrapado en los poros del
carbón.
Merrill Crowe
La solución rica en oro y plata es filtrada y
limpiada. Luego se le elimina el oxígeno y se añade polvo de zinc para
precipitar el metal y hacerlo sólido. El producto del Merril Crowe es el que
luego pasa al proceso de Refinería.
La solución pobre, sin oro, es llamada también
Barren. Esta es enviada de nuevo al PAD, pasando antes por un tanque para
agregarle el cianuro que se consumió durante el proceso. De esta manera se
completa un circuito cerrado donde la solución utilizada no sale al medio
ambiente, sino que se reutiliza constantemente.
Refinería
El oro obtenido en el proceso Merrill Crowe es
sometido a operaciones de secado en hornos de retortas a 650º C. Finalmente, el producto obtenido pasa por un
proceso de fundición en horno de arco eléctrico a 1,200º C para obtener el
Doré, que es una barra hecha de una mezcla de oro y plata.
1.
Recepción,
preparación y molienda de la caña de azúcar.
La recepción de la caña es la etapa inicial del
proceso de producción de azúcar y etanol. Al llegar al ingenio, la caña de
azúcar es pesada y analizada en el laboratorio para determinar la cantidad de
sacarosa que contiene.
Posteriormente, la caña será lavada en las mesas
alimentadoras para remover las impurezas y materias extrañas provenientes del
cultivo. Durante la etapa de preparación, posterior a la recepción, la caña de
azúcar será picada, desfibrada y nivelada para ser enviada a los molinos.
El jugo de caña de azúcar es extraído ya sea con el
uso de molinos o de prensas. El jugo extraído en la primera fase de la molienda
es conocido como jugo rico o primario. Al jugo extraído en la segunda fase de
la molienda se le conoce como jugo pobre o secundario, ya que pasó por un
proceso de imbibición en la última fase, donde se le añadió agua. La mezcla de
los jugos primario y secundario se le llama jugo mixto, y debido a la presencia
de bagazo proveniente de la molienda, este es bombeado al colador.
Posteriormente, el jugo colado será enviado al área de tratamiento de jugos. En
algunos ingenios el jugo es separado, donde una parte se enviará al tratamiento
de jugos para la producción de azúcar y la otra es destinada a la producción de
alcohol.
Aunque la mayoría de los ingenios utilicen los
molinos para la extracción del jugo de caña, también se utilizan difusores que
ofrecen un alto índice de rendimiento. En estos difusores, la caña es colocada
en cintas transportadoras donde es levemente prensada en la entrada, para
después separar el jugo de bagazo de la caña a través de la adición de agua por
imbibición y vapor. A este proceso se le denomina lixiviación. Posterior al
proceso de difusión, el agua es retirada del bagazo mediante rodillos
desaguadores, similares a los utilizados en los molinos.
¿Sabe usted que es la lixiviación o extracción de
materias solubles? Se trata de un proceso utilizado en la industria extractiva,
en donde un disolvente líquido pasa a través de un sólido pulverizado, para
lograr la disolución de uno o más componentes solubles del elemento sólido, y
en donde el oxígeno es un elemento esencial.
Al explicar el trabajo realizado, Pallais detalla
que la superficie del área a trabajar,
se mide por dos niveles “La de nivel externo y la mina que es la de profundidad. Es ahí
donde se detona, salen las rocas, esas rocas
se mandan a una mandíbula donde
se muele la piedra y pasa por un rodillo de bolas, hasta que
llega a un cierto diámetro del material. Es ahí, donde la
extracción del oro es más
factible y se utiliza químicos para hacer flotar el mineral”.
En comparación con las operaciones pirometalúrgicas,
la lixiviación es más fácil de realizar y mucho menos dañina, ya que no se
produce contaminación gaseosa. Es en este proceso en donde se utiliza el
oxígeno. La lixiviación de los metales
preciosos como el oro puede llevarse a cabo con cianuro o el ozono. Este
análisis se puede aplicar tanto para oro y plata o material que la industria
requiera.
BIBLIOGRAFIAS.
· 👉 JoVE Science Education
Database. Fundamentos de la química orgánica. Extracción sólido-líquido. JoVE,
Cambridge, MA, (2020).
· 👉 «Extracción
Sólido-Líquido y recuperación del disolvente: Obtención de Aceite de Girasol.».
Facultad de Ciencias de la Universidad de Granada.
· 👉International Union of
Pure and Applied Chemistry (IUPAC). Goldbook. (ed.). «Microbial Leaching».
· 👉 file:///D:/Documentos/Descargas/Modelado_de_un_reactor_Juarez_Mata_R_2016.pdf
· 👉http://201.159.222.99/bitstream/datos/8011/1/13735.pdf
· 👉 https://qdoc.tips/lixiviacionenautoclavespdf-4-pdf-free.html
· 👉http://www.yanacocha.com/proceso-de-produccion/
· 👉 https://ecnautomation.com/recepcion-preparacion-y-molienda-de-la-cana-de-azucar/
LINK PARA ACCEDER A EL PDF DE LA EXPOSICIÓN.
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