Cristalizadores 6 noviembre 2009

Una forma de clasificar los aparatos de cristalización se basa en el método utilizado para crear la sobresaturación:

Sobresaturación producida por enfriamiento sin evaporación apreciable, por ejemplo, cristalizadores de tanque.
Sobresaturación producida por evaporación, con enfriamiento apreciable, por ejemplo, evaporadores de cristalización, cristalizadores-evaporadores.
Evaporación combinada con enfriamiento adiabático: cristalizadores al vacío.

Cristalizadores de suspensión mezclada y de retiro de productos combinados

Este tipo de equipo, llamado a veces cristalizador de magma circulante, es el más importante de los que se utilizan en la actualidad. En la mayor parte de los equipos comerciales de este tipo, la uniformidad de la suspensión de los sólidos del producto en el cuerpo del cristalizador es suficiente para que se pueda aplicar la teoría. Aun cuando se incluyen ciertas características y variedades diferentes en esta clasificación, el equipo que funciona a la capacidad mas elevada es del tipo en que se produce por lo común la vaporización de un disolvente, casi siempre agua.

Cristalizador de enfriamiento superficial

Para algunos materiales, como el clorato de potasio, es posible utilizar un intercambiador de tubo y coraza de circulación forzada, en combinación directa con un cuerpo de cristalizador de tubo de extracción.

Es preciso prestar una atención cuidadosa a la diferencia de temperatura entre el medio enfriador y la lechada que circula por los tubos del intercambiador.

Cristalizador de evaporación de circulación forzada

La lechada que sale del cuerpo se bombea a través de una tubería de circulación y por un intercambiador de calor de coraza, donde su temperatura se eleva de 2 a 6 °C. puesto que este calentamiento se realiza sin vaporización, los materiales de solubilidad normal no deberán producir sedimentación en los tubos.

Cristalizador evaporador de desviador y tubo de extracción (DTB).

Puesto que la circulación mecánica influye considerablemente en el nivel de nucleación dentro del cristalizador, se han desarrollado muchos diseños que utilizan circuladotes situados dentro del cuerpo del cristalizador, reduciendo en esta forma la carga de bombeo que s ejerce sobre el circulador. Esta técnica reduce el consumo de potencia y la velocidad de punta del circulador y, por ende, la rapidez de nucleación.

La suspensión de los cristales de productos se mantiene mediante una hélice grande y de movimiento lento, rodeada por un tubo de extracción dentro del cuerpo. La hélice dirige la lechada hacia la superficie del líquido, para evitar que lo sólidos pongan en cortocircuito la zona de sobresaturación mas intensa.

La lechada enfriada regresa al fondo del recipiente y vuelve a recircular a través de la hélice.

Cristalizador de refrigeración de contacto directo.

En estos sistemas, es conveniente mezclar el refrigerante con la lechada que se enfría en el cristalizador, de modo que el calor de vaporización del refrigerante del refrigerante sea relativamente inmiscible con el licor madre y capaz de sufrir separación, compresión, condensación y un reciclaje subsiguiente en el sistema de cristalización.

Cristalizador de tubo de extracción (DT).

Este cristalizador se puede emplear en sistemas en que no se desea ni se necesita la destrucción de las partículas finas. En esos casos se omite el desviador y se determina el tamaño del circulador interno para que tenga una influencia mínima de nucleación sobre la suspensión.

EQUIPOS DE CRISTALIZACIÓN 6 noviembre 2009

Algunos principios básicos que se aplican para el diseño de cada unidad individual.
1.Controlar el nivel de sobresaturación correspondiente a bajas
velocidades de formación de núcleos.
2. Mantener un número suficiente de cristales de siembra en
suspensión de manera tal que haya suficiente área superficial de la
suspensión para la deposición del soluto.
3. Poner en contacto los cristales de siembra con la suspensión tan
pronto como sea posible para evitar pérdidas debido al decaimiento
del tiempo.
4. Remover el exceso de núcleos tan pronto como sea posible
después de su formación.
5. Minimizar la nucleación secundaria manteniendo la entrada de
energía mecánica y el frotamiento de cristales tan bajo como sea
posible.
6. Mantener una densidad del magma tan alta como sea posible, en
general mientras mayor es la densidad del magma, mayor es el
tamaño promedio de los cristales.
7. Minimizar la acumulación de sólidos por eliminación de gradientes
localizados de transferencia de masa y calor (puntos calientes o
fríos), evitar restricciones innecesarias de flujo y operar a
gradientes de temperatura o de sobresaturación tan bajos como
sea posible.
8. Proveer un ambiente químico ( es decir impurezas aditivos, etc) que
favorezca la forma y crecimiento de los cristales.

Descripción del proceso 6 noviembre 2009

1. La preparación del material.
El material extraído de un yacimiento para su lixiviación inicia su camino de preparación con su fragmentación (chancado y molienda) para obtener dimensiones mucho más pequeñas de lo que antes eran grandes pedazos de rocas (el tamaño final puede alcanzar hasta un tamaño de 30 micras1), con el objeto de que el proceso de separación del mineral valioso sea más eficiente y rápido.
2. El transporte de material a la zona de lixiviación
Luego del chancado y molienda, el material debe ser llevado y dispuesto adecuadamente sobre el área de lixiviación. Por lo general las operaciones mineras usan para ello volquetes gigantes, aunque en algunos casos se realiza este trabajo mediante fajas transportadoras.
3. Formando pilas
Para el adecuado proceso, es necesario que el material molido sea acumulado sobre la membrana impermeable en montículos (pilas) de varias toneladas, formando columnas de ellos de manera ordenada.
4. Bañado o Riego
Una vez completadas las pilas de acuerdo a la capacidad de la membrana, se aplica en repetidas oportunidades y lentamente, a modo de riego por goteo o aspersores, una solución especial sobre la superficie del material. Lo solución es la mezcla de químicos disueltos en agua, los cuales varían dependiendo del material que se este trabajando y los productos a obtener (oro, cobre, etc.). La solución líquida tiene la propiedad de disolver el mineral y de esa manera fluir con el líquido hacia el sistema de drenaje. Estos líquidos son transportados mediante las tuberías instaladas hacia una poza.
5. Almacenaje y recuperación
Como se dijo líneas arriba, la sustancia obtenida del proceso de riego es transportada hacia pozas construidas y acondicionadas para almacenarlas en tanto se programe su ingreso a la siguiente etapa del proceso (recuperación y concentración). Cabe indicar que al igual que se recupera mineral valioso de la sustancia obtenida, se recupera también el agua involucrada en ella, la misma que se reutiliza en los siguientes procesos de lixiviación, buscando hacer un uso más eficiente de este recursos. De igual forma, el área donde se realiza la lixiviación, es recuperada luego de unos años de uso. Así se procede a restituir la vegetación propia de la zona, cuidando y monitoreando su desempeño.

Cuestión de suma importancia sobre lixiviación 6 noviembre 2009

Una cuestión previa de suma importancia
El proceso de lixiviación requiere de la preparación adecuada y responsable del área donde se va a realizar la acción de lixiviar. Para ello, los trabajos de acondicionamiento velan por no generar impactos negativos al ambiente y al mismo tiempo lograr que el proceso sea eficiente. Entre los trabajos que se realizan, cabe mencionar los estudios previos de suelo, agua y aire, que brindan información valiosa para el diseño y seguimiento del proceso.
Las áreas de terreno dedicadas a este proceso son lugares amplios y llanos sobre la que se coloca una membrana impermeable (conocida como geomembrana) que aislará el suelo de todo el proceso químico que se ejecutará arriba.
Además, en toda el área se acondiciona:

• Un sistema de cañerías distribuidas homogéneamente que se utilizan para transportar y rociar la sustancia lixiviante sobre el mineral.

• Un sistema de tuberías (sistema de drenaje) especiales que recogen las soluciones que se irán filtrando a través del material apilado durante el proceso.

Aspectos relevantes en la cristalización. 3 noviembre 2009

Una vez concretada la definicion de Cristalización, procederemos a explicar los aspectos mas importantes de dicha operación unitaria.

Definimos Magma como la disolución de la mezcla bifásica formada por las aguas madres y los cristales de todos los tamaños, contenida en un cristalizador y que se saca como producto.

La puerza del producto: Un cristal perfectamente formado es totalmente puro, pero
cuando se retira del magma, retiene aguas madres por quedar ocluidas en el interior de la masa de sólidos. Cuando las aguas madres retenidas, que son de baja pureza, se secan sobre el producto, se produce contaminación, cuyo alcance depende de la cantidad y grado de impureza de las aguas madres retenidas por los cristales.
En la práctica, una gran cantidad de las aguas madres retenidas se separan de los cristales por filtración o centrifugación, lavando con disolvente fresco. La eficacia de estas etapas de purificación depende del tamaño y uniformidad de los cristales.

Equilibrios y Rendimientos:El equilibrio en los procesos de cristalización se alcanza cuando la disolución está saturada y la relación de equilibrio para los cristales grandes es la curva de solubilidad.
Rendimientos: Rendimientos. En muchos procesos industriales de cristalización, los cristales y las aguas madres están en contacto suficiente tiempo para alcanzar el equilibrio y las aguas madres están saturadas a la temperatura final del proceso. El rendimiento del proceso se puede calcular entonces a partir de la concentración de la disolución original y la solubilidad para la temperatura final. Si durante el proceso se produce una evaporación apreciable, ésta debe de ser conocida o estimada. Cuando la velocidad de crecimiento de los cristales es lenta se requiere un tiempo considerable para alcanzar el equilibrio(disoluciones viscosas) de forma que hay poca superficie de cristales expuesta a la disolución sobresaturada.En tales situaciones las aguas madres finales pueden retener una apreciable sobresaturación y el rendimiento real será menor que el calculado a partir de la curva de solubilidad.

Por último, es importante destacar el tamaño de los cristales. No cabe duda que un buen rendimiento y una elevada pureza son dos objetivos importantes de la cristalización, pero el aspecto y el intervalo de tamaños del producto cristalino es también importante. Si los cristales intervienen en un proceso posterior, para filtración, lavado, reacción con otros productos químicos, transporte y almacenamiento, es deseable que su tamaño sea adecuado y uniforme. Si los cristales se comercializan como un producto acabado, la aceptación por los consumidores exige cristales individuales resistentes de tamaño uniforme, que no formen agregados y que no se aglomeren en el envase. Por estas razones es preciso controlar la distribución del tamaño de los cristales (CSD), y éste es uno de los principales objetivos en el diseño y operación de cristalizadores.

Álvaro Pizarro Delgado.

Lixiviación de metales con ozono acuoso (METALOZONO) 29 octubre 2009

 El proceso METALOZONO para la recuperación selectiva de metales aplicando una lixiviación selectiva con ozono acuoso consiste en tres etapas consecutivas de lixiviación:

- Etapa 1: Lixiviación con 02/H2S04, cuyo objetivo es la lixiviación de metales comunes (Cu, Ni, etc.) así como una preoxidación del sólido para evitar el consumo innecesario de ozono en etapas posteriores.

- Etapa 2: Lixiviación con O3/O2/H+ para la recuperación selectiva de la plata.

- Etapa 3: Lixiviación con O3/O2/H+ en un medio diluido de Cl- (~ 0.1M) para la recuperación selectiva del oro y el paladio. El residuo final de lixiviación contendrá metales como el rodio o el platino.

Las principales características del proceso son: 1) Las tres etapas del proceso pueden verificarse a temperatura ambiente, a presión normal o moderada sobrepresión, 2) La cinética está controlada básicamente por transferencia de masa, 3) El principal subproducto de las etapas 2 y 3 es oxígeno que puede recirculares a la etapa 1 del proceso, 4) La recuperación de los metales lixiviados por electrólisis o reducción con H2, regenera el ácido consumido. El proceso es de coste efectivo y de bajo impacto ambiental para una gran variedad de materias primas.

La tesis que se presenta, incluye un estudio de los fundamentos de la lixiviación de la plata y el oro con ozono acuoso (etapas 2 y 3 del proceso METALOZONO), la estequiometría, la cinética y por tanto la determinación de todas las variables que a afectan a la velocidad de lixiviación (velocidad de agitación, presión parcial de ozono y concentración de ozono, temperatura, acidez, y en el caso del oro aparte de las mencionadas, la concentración de cloruros) y la propuesta de un mecanismo de lixiviación. Asimismo se incluye un estudio de la productividad de dichos metales a distintas presiones parciales de ozono y se compara su respuesta con la lixiviación de otro metal noble, el paladio.

 

Los resultados de dichos estudios indican que bajo las condiciones estudiadas, la cinética de la lixiviación de la plata y el oro con ozono, está básicamente controlada por transferencia del ozono acuoso, siendo la productividad del metal lixiviado proporcional a la presión parcial de ozono y por tanto a la concentración de ozono en el medio.

La tesis tratada estudia también la aplicabilidad (a escala de laboratorio) del proceso METALOZONO a diversas materias primas de contenido metálico diverso: chatarra electrónica, placas radiográficas residuales, mineral pobre en oro, concentrados gravimétricos de oro y lodos anódicos de electrorefínado de cobre. Para la mayoría de las materias ensayadas, se obtuvieron resultados altamente satisfactorios en la recuperación de los metales de interés.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Equipos de Lixiviación 28 octubre 2009

Se clasifican en dos categorías principales según el tipo de contacto:

• Los que realizan la lixiviación por percolación.

• Aquellos en que las partículas sólidas se dispersan en un líquido y,   posteriormente, se separan de él.

 

 La percolación

Existen dos tipos:

•Percoladores por cargas

•Percoladores continuos

Percoladores por cargas

 Se trata de un gran tanque circular o rectangular de fondo falso. Los sólidos que se van a lixiviar se dejan caer al tanque hasta una profundidad uniforme. Se rocían con un disolvente hasta que su contenido de soluto se reduce hasta un mínimo y a continuación se excavan.

El flujo en contracorriente del disolvente a través de una serie de tanques es habitual, entrando nuevo disolvente al tanque que contiene el material más agotado.

Algunos tanques funcionan a presión, para contener disolventes volátiles o incrementar el índice de percolación. Una serie de tanques a presión que funcionan con flujo de disolvente en contracorriente se denomina batería de difusión.

Los sólidos gruesos se lixivian, también, mediante la percolación en equipos de lecho móvil, incluyendo clasificadores basculantes de plataforma sencilla o múltiple, equipos de contacto mediante cestos y transportadores horizontales de bandas. Estos son:

 -Extractor tipo Bollman

-Extractor tipo Rotocel

-Percolador de banda sinfín

-Extractor tipo Kennedy

Como hemos dicho antes, se clasifican en dos categorías principales según el tipo de contacto:

• Los que realizan la lixiviación por percolación.

• Aquellos en que las partículas sólidas se dispersan en un líquido y,   posteriormente, se separan de él.

 

En este última categoría, se dan dos tipos:

•Lixiviación de una dispersión de sólido.

•Lixiviación continua de las dispersiones de sólidos

Lixiviación de una dispersión de sólido

Dentro de este tipo explicaremos varios equipos tales como:

-Tanques agitados por cargas

-Tanques Pachuca

Tanques agitados por cargas

Estos tanques son agitados mediante impulsores coaxiales (turbinas, paletas o hélices) que se utilizan habitualmente para la disolución por cargas de sólidos en líquidos.

Lixiviación de una dispersión de sólido: Tanques agitados por cargas

La principal función del agitador es proporcionar disolvente no agotado a las partículas de material durante el período que se encuentran en el tanque y circular suavemente los sólidos a través del fondo del tanque o suspenderlos simplemente por encima del fondo. Después de producida la lixiviación se pueden separar los sólidos mediante el asentamiento y la decantación, o con filtros externos, centrífugas o espesadores.

Lixiviación de una dispersión de sólido: Tanques Pachuca

Los minerales de oro, uranio y otros me­tales se lixivian con frecuencia por cargas en grandes recipientes agitados, mediante aire, que se conocen como tanques Pachuca. Un tanque típico es un cilindro vertical con la sección de fondo cónica.

Antes de descargar el aire en la superficie del líquido, el aire en el interior provoca una importante circulación, con un sustancial flujo de la mezcla que, posteriormente, desciende por la parte interior del recipiente.

Lixiviación continua de las dispersiones de sólidos

Dentro de este tipo explicaremos varios equipos tales como:

-El extractor tipo Bonotto vertical de platos

-El extractor tipo Hildebrandt de inmersión total

El extractor tipo Bonotto vertical de platos

Consiste en una columna dividida en compartimentos cilíndricos mediante la disposición de platos horizontales espaciados a distancias iguales.

Métodos de operación de Lixiviación 28 octubre 2009

El mecanismo de la lixiviación puede incluir una solución física simple o la disolución facilitada por una reacción química. Es posible que exista una resistencia externa. Es el caso de una disolución con reacción química por lo que puede afectar a la velocidad de lixiviación.

Sea cual sea el mecanismo y el método de operación, resulta evidente que el proceso de la lixiviación estará favorecido por:

-Tamaño de partícula, cuanto más pequeño sea más será el área de contacto entre el sólido y el líquido extractor, favoreciendo la velocidad de transferencia de materia del sólido al disolvente. Asimismo, se ve favorecida la difusión del soluto hacia el disolvente por la menor distancia que ha de recorrer el soluto por el interior del sólido. Por otra parte, es aconsejado que el tamaño de partícula sea lo más homogéneo posible, procurando que no haya demasiadas partículas pequeñas que se alojen en los poros del sólido impidiendo el paso del disolvente.

Sea cual sea el mecanismo y el método de operación, resulta evidente que el proceso de la lixiviación estará favorecido por:

•El líquido disolvente extractor, debe de ser selectivo, y de baja viscosidad para facilitar su flujo a través del sólido.

• La temperatura, que siempre es un factor favorecedor del proceso para la velocidad de extracción. En cualquier caso el límite máximo de temperatura vendrá determinado por otros condicionantes.

• La agitación, incrementa la transferencia de materia desde la superficie de la partícula hacia la masa de la disolución.

Los equipos de lixiviación se distinguen por:

ØEl ciclo de operación

-Intermitente

-Continuo

-Intermitente de cargas múltiples

Ø La dirección de las diferente

corrientes

-Concurrente

-A contracorriente

-Flujo híbrido

ØEl número de etapas

-Una única etapa

-Etapas múltiples

-Etapa diferencial

ØEl método de contacto

-Percolación por pulverización

-Percolación por inmersión

-Dispersión de sólidos

Introducción de trituradoras 28 octubre 2009

Dentro de la trituración primaria se encuentran tres tipos de maquinaria:

• Trituradoras de mandíbula:
  Tipo Blake (Doble efecto)
  Tipo excéntrica superior (Simple efecto)
  Tipo Dodge
• Trituradoras giratorias
  Cónica
• Trituradoras de cilindro
  De cilindros lisos
  De cilindro dentado y placaLa machacadora de mandíbulas, las trituradoras giratorias y las de cilindros son los aparatos más utilizados en las plantas de tratamientos.

Ambos trabajan en seco, existiendo ventajas e inconvenientes para cada una de ellas. Puesto que suelen utilizarse en la primera etapa de trituración, es frecuente la existencia de martillos rompedores en la entrada de alimentación, con el fin de fracturar los fragmentos de gran tamaño que, en ocasiones, se presentan procedentes de la extracción minera .

Estos aparatos generan relaciones de reducción por compresión entre 4:1 para la machacadora de mandíbulas 8-10:1 para los trituradores giratorios y/o cónicos.

Elección de trituradoras 28 octubre 2009

A la hora de elegir entre los dos tipos de aparatos, mandíbulas y giratorias, dos son los factores a tener en cuenta:

- El tamaño máximo de fragmento a fracturar
- El caudal de producción

Cuando se desea un caudal de producción alto, la elección debe recaer en las trituradoras giratorias, pues al trabajar en ciclo completo son más eficientes que las machacadoras de mandíbulas. Por el contrario, cuando el tamaño máximo de fragmento es alto y el caudal no, las machacadoras de mandíbulas son la respuesta adecuada. Un último factor a tener en cuenta es el tipo de material que va a ser triturado.

Las machacadoras de mandíbulas dan un mejor rendimiento en materiales arcillosos, plásticos, mientras que las giratorias son más adecuadas en materiales duros y abrasivos.
La selección de trituradores de cilindros lisos se hace a partir del tamaño máximo que hay que triturar, que es el que condiciona el diámetro de los cilindros para que las rocas sea realmente atrapada y forzada a pasar entre ellos y no se ha despedido hacia arriba.

En las trituradoras de cilindros dentado y placa, su selección se debe hacer de acuerdo con el tamaño máximo de grano a tratar. Así con rocas de dureza media el diámetro del cilindro debe ser el doble del tamaño máximo de grano, mientras que con rocas blandas el diámetro debe ser al menos vez y media el tamaño máximo.

La selección de trituradoras de dos cilindros dentados también se hace teniendo en cuenta el tamaño de grano máximo a triturar, estimándose que le diámetro de los rodillos debe ser tres veces el tamaño máximo para los aparatos de serie normal y vez y media a tres para los de la serie pesada.