Extracción Por Solvente

Universidad Técnica Federico Santa María Sede Viña del Mar Procesos Metalúrgicos Docente: César Álvarez Valencia

5. 5.1

EXTRACCIÓN Y REEXTRACCIÓN DE COBRE

Antecedentes generales La extracción por solventes es un proceso para separar una especie metálica deseada

desde una solución que contiene otras especies o impurezas que generalmente se realiza  previo a la reducción de la especie metálica de interés a la forma de metal puro. El método está basado en el uso cíclico de un solvente inmiscible que extrae en forma preferencial el componente seleccionado desde la fase acuosa. El solvente orgánico es mezclado íntimamente con la solución acuosa impura y posteriormente las dos fases se dejan separar. Durante este mezclado la fase orgánica se carga con el metal deseado debido a que los iones metálicos inicialmente presentes en la fase acuosa se distribuyen entre los medios acuoso y orgánico de acuerdo a su solubilidad relativa en ambas fases. A su vez el metal puede ser transferido de nuevo a una fase acuosa de forma concentrada y purificada mediante el ajuste de las condiciones de la solución para reducir la solubilidad del metal en la fase orgánica y  por lo tanto descargar el orgánico del metal. Los procesos de extracción por solventes se usan para purificación de soluciones y extracción de muchos metales a escala industrial. Las siguientes reacciones son aplicables a la purificación de soluciones de lixiviación de minerales de cobre con un extractante quelante: Extracción o cargado: Re-extracción o descargado:

+ ̅ Cu  2H +   ̅ 2RH  Cu ↔R  + ̅ Cu  2H + ↔ 2RH ̅ R  Cu   

(1) (2)

Como indican estas reacciones, el extractante es sensible al pH: un pH alto favorece el cargado y un pH favorece la descarga. Los extractantes quelantes son usados comercialmente  para la extracción de cobre. Entre sus propiedades destaca una alta alta selectividad para el cobre sobre otros iones generalmente presentes en soluciones de lixiviación, particularmente los iones férricos. Las reacciones correspondientes para la extracción competitiva del hierro son: Extracción: Re-extracción:

+ ̅ ̅ Fe  3H +   3RH  Fe ↔R  + ̅ Fe  3H + ↔ 3RH ̅ R  Fe   

(3) (4)

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5.2

Objetivos



Analizar la etapa de extracción y re-extracción con un extractante.

5.3

Materiales



Embudos de decantación



Soportes universales



Matraces de aforo



Sulfato de cobre



Ácido sulfúrico concentrado



Extractante



Vasos precipitados



Espátulas



Balanza

5.4

Procedimientos

 5.4.1

Isoterma de extracción

1.

Dependiendo del equipo, preparar 300 mL de extractante al 8, 14 y 25 % v/v (por

ejemplo, para 14%: 42 mL de extractante y 258 mL de diluyente). 2.

Preparar 500 mL de una solución acuosa conteniendo 5.4 g/L de Cu2+, 4 g/L de Fe3+

y pH de 2.0 (ajustado con ácido sulfúrico). Separe una muestra de 20 mL para análisis por Cu2+ y Fe3+.

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3.

En 6 embudos de decantación, agregar diferentes cantidades de orgánico y acuoso

como se indica en la Tabla a continuación:

Razón O/A Volumen Orgánico, mL Volumen Acuoso, mL 3/1 75 25 2/1 60 30 1/1 50 50 1/2 30 60 1/4 20 80 1/6 20 120 4.

Agitar vigorosamente cada embudo de decantación por 5 min y deje reposar para

separar las dos fases. Por el fondo retire la fase acuosa de cada embudo, mida el pH y envíe a análisis químico por Cu2+ y Fe3+.

 5.4.2

Isoterma de Re-extracción

1.

Preparar 250 mL de solución orgánica con 14% v/v de extractante en un diluyente

(35 mL de extractante y 215 mL de diluyente). 2.

Preparar 500 mL de solución acuosa conteniendo 35 g/L Cu2+ y 0.5 M de Na2SO4.

Este electrolito se ocupará para cargar el orgánico. 3.

Luego extraer 20 mL de solución acuosa para analizar por Cu2+ el cual representará

la concentración inicial real del metal en la solución.  5.4.3

Cargado del orgánico

1.

Contactar 250 mL de solución orgánica con 250 mL de solución acuosa.

2.

Agitar vigorosamente por 5 min y deje reposar para separar las fases.

3.

Retirar la fase acuosa y saque una muestra de 20 mL de la fase acuosa y guardarlo

 para análisis por cobre. Esto permitirá conocer la concentración de cobre en el orgánico cargado. 4.

El acuoso sobrante se deposita en los recipientes especialmente dispuestos para su

almacenaje.

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Isoterma

1.

En 4 embudos de decantación agregar diferentes proporciones de orgánico cargado y

electrolito acuoso (en cual contiene 30 g/L de Cu2+  y 150 g/L H2SO4) como se indica a continuación.

Razón O/A Volumen Orgánico, mL Volumen acuoso, mL

2.

3/1

75

25

2/1

60

30

1/1

50

50

½

30

60

El acuoso va a variar su concentración de ácido dependiendo de la experiencia a

realizar (150, 170 o 200 g/L H2SO4) 3-

Agitar los embudos vigorosamente por 5 min y deje separar las fases.

4.

Tomar 20 mL de solución acuosa y analizar por Cu2+.

5.

Retirar el resto de la fase acuosa por el fondo del embudo y depositarlo en

recipientes bien sellados.