Separación de fases

Universidad Católica del Norte Departamento de ingeniería en minas y metalurgia Laboratorio N°1: Separación de fases Cristian !alebran" #svaldo !iranda barce$cam%&live'cl " barce$cam%&live'cl " omc(()&alumnos'ucn'cl *ngeniería Civil !etal+rgica

RESUMEN Para Para come comenz nzar ar la expe experi rien enci cia a se prep prepar aró ó una una seri serie e de razo razone nes s O/A O/A con con dist distin inta tas s composiciones, ya sea cetoxima, aldoxima o mezcla. De estas soluciones bifásicas se tomaron sus alturas antes y después de cada tiempo programado para poder as obtener mediante el cociente de deltas altura y deltas tiempo, la !elocidad instantánea generada por las soluciones. "uego al obtener alturas, tiempos y !elocidades instantáneas se procede a generar tablas y gráficos #ue permitan comprender de me$or manera la separación de fases% de estos resultados se pudo concluir #ue la me$or prueba es la obtenida por la mezcla a una razón O/A de &/&,' ya #ue presento una separación total a los () *s+ y también por tener las !irtudes de ambas durante la agitación con el acuoso. "a segunda experiencia permitió de forma demostrati!a, !er el comportamiento de una contin continuid uidad ad sobre sobre la otra otra median mediante te un circu circuito ito,, el cual, cual, media mediante nte los mo!imi mo!imien entos tos de iones iones cpricos en la solución, lograba encender la ampolleta% esto #uera decir #ue exista continuidad acuosa, y cuando no -aba encendido exista continuidad orgánica. orgánica. De esto se pudo concluir #ue si bien la agitación en alguna de las fases -ace predominar la continuidad, la prioridad se la lle!a la razón O/A, debido a #ue en la razón O/A de &/ aun#ue se agite la fase orgánica, sigue existiendo continuidad acuosa.

Universidad Católica del Norte Departamento de ingeniería en minas y metalurgia Laboratorio N°1: Separación de fases Cristian !alebran" #svaldo !iranda barce$cam%&live'cl " omc(()&alumnos'ucn'cl *ngeniería Civil !etal+rgica

INTRODUCCIÓN n la minera de -oy en da, principalmente en la -idrometalrgia, es necesario tener tres pasos fundamentales para obtener un producto de alto !alor comerciable. "os pasos a seguir con!encionales son la lixi!iación *disolución del metal o elemento de interés+, extracción por sol!ente *purificación y concentración del elemento de interés+ y la obtención de producto final comerciable ya sea por electro0obtención, precipitación, cristalización, etc. n esta oportunidad el enfo#ue es precisamente en el segundo paso, la extracción por sol!ente, la cual en simples palabras es el traspaso de iones desde una solución acuosa a una orgánica inmiscibles para luego in!ertir el proceso de intercambio iónico, concentrando y purificando el elemento de interés. De este enfo#ue pondremos a prueba dos !ariables importantes dentro del proceso de s0x, la separación de fases y la continuidad.

Para esta experiencia se propuso el siguiente ob$eti!o1 • •

Determinar la continuidad de las fases en distintas razones O/A Analizar la !elocidad de separación acuosa0organica para distintas razones O/A en diferentes composiciones * aldoxima, cetoxima y mezcla+.

"a separación de fases, se puede definir como el tiempo necesario para #ue fluidos inmiscibles !uel!an desde su estado de emulsión -asta su estado inicial, en donde la fase de cada fluido es fácilmente obser!able. l fluido orgánico está compuesto de un extractante *grupo oxima+ y un diluyente, el papel del diluyente es producir una fase orgánica con propiedades fsicas #ue fa!orezcan 2el proceso de separación de fases3, con el mnimo de arrastre de una fase en otra *4a!arro et al ,5)&+.


Desarrollo experimental 6e lle!a a cabo el laboratorio con dos pruebas distintas, una realizada por los alumnos y otra demostrati!a por parte de los ayudantes. "a prueba desarrollada por los alumnos, consiste en formar  grupos de traba$o y a cada grupo se le pro!eerá de un orgánico distinto *Aldoxima, 7etoxima y 8ezcla+, con el ob$eti!o de mezclarlo en un embudo de decantación con una solución acuosa *solución P"6+. Posteriormente se marcara la di!isión entre ambas sustancias, producto de la diferencia de densidades. 7on los  grupos listos, se procede a posicionar los embudos de decantación en el agitador orbital, durante  9min:, para posteriormente marcar la separación entre ambas soluciones a diferentes tiempos *), &', ), ;', <), () y &5) 9s:+, los cuales serán tabulados. ste procedimiento se repite para  razones de fase *O/A+ las cuales son1 &,'/&, &/& y &/&,'. "a prueba realizada por los ayudantes consiste en utilizar un !aso precipitado para !erter la solución orgánica y acuosa. 6e procede a agitar durante  9min: y demostrar mediante el encendido de una ampolleta *conectado a un circuito eléctrico+, en #ue continuidad se encuentra el sistema. ste circuito utiliza la mezcla de solución como medio de conducción para poder encender la ampolleta. 6e realiza la agitación focalizada en una de las soluciones para demostrar el control sobre la continuidad y además en la adición extra de una solución sobre la otra, con el mismo ob$eti!o.


Resultados cuaciones utilizadas1

|∆ h|

v =(

1. =elocidad instantánea1

∆ t

)

5. >eacción #ue gobierna en la separación de fases en s0x son1 +2

+¿ ⇌ Cuac + 2 R H org o

¿

2 R2 Cuorg + 2 H ac

?abla obtenida experimentalmente de la med

@ortalezas1 la experiencia de laboratorio tiene un desarrollo parecido a la experiencia anterior, lo #ue significó una mayor precaución con posibles percances y un uso más familiar con algunas de las ecuaciones utilizadas. Debilidades1 el mnimo control en el proceso de extracción de crisoles del -orno mufla, afecto el correcto y deseado desarrollo de la experiencia.

@inalmente, y luego de todo lo expuesto anteriormente se -an encontrado las siguientes problemáticas1 •

"a continuidad en la #ue se encuentra la fase, es directamente afectada por la agitación de

•

las fases y por la razón O/A #ue se encuentra. "a rapidez instantánea generada por las separación de fases, en promedio no !arió

•

demasiado en cuanto a composición orgánica * !er tablas 4& y 4+ 6i bien cada componente organico * aldoxima , cetoxima y mezcla+ tu!o buenos resultados en cuanto a la separación de fases, la me$or fue la mezcla * !er gráfico 4&, tabla 4& y tabla 4; +.


Conclusiones &. 7omo se pudo obser!ar durante la demostración el lugar de fase donde se agita es una de las formas de obtener una continuidad deseada, especialmente en una razón O/A de & en donde las partes estan en igual proporción. sto es debido a #ue la fase #ue se esta dispersando es la #ue da la caracterstica deseada debido a #ue esta es la #ue inunda el contenedor y se mue!e en ella , por ende si se agita en la fase orgánica no -ay mo!imiento de electrones ya #ue el orgánico no es conductor de electricidad , a diferencia de un P"6 o electrolto rico. 7on respecto a las razones O/A , si bien la agitación es una de las formas de obtener la continuidad deseada, la razón es la principal, por ende en la razón O/A de &/ a pesar de #ue se disperse en el orgánico, igual -abrá conducción de energa generada por el mo!imiento del ion cprico. 5. "a rapidez obtenida para cada uno de los componentes, tomando la promedio a fin de comparar, la tu!o a#uella compuesta por aldoxima con una relaciBn O/A igual a & , llegando a una rapidez de &,'; *mm/s+. 6i bien no -ay muc-a !ariación en cuanto a las demás composiciones, esta a las condiciones dadas presenta una le!e diferencia a las demás, teniendo en cuenta #ue no se separo completamente a los &5) segundos. 3. "a me$or separación de fases durante la experiencia fue la mezcla de aldoxima y cetoxima con una razón O/A de &/&,' , debido a #ue su !elocidad de &,;5 *mm/s+ es cercana a la máxima obtenida entre las otras razones y composiciones *&,'; *mm/s++% esta logra llegar nue!amente a su altura inicial muc-o antes #ue las otras * () *s++ y posee caractersticas de ambas, la cual permite una muy buena capacidad de extracción obtenida de aldoxima y una muy buena capacidad de descarga obtenida de la cetoxima * . Domic,5)&&+.


Reerencias P. 4a!arro *5)&+. Problemas en la separación de fases en extracción por sol!ente de cobre .6antiago,Cni!ersidad de 6antiago, @acultad de ngeneria.Ep. Domic steban. Fidrometalurgia1 fundamentos, procesos y aplicaciones. &G ed. 6antiago, 7-ile, 5))&. ;('p.

!p"ndice

?abla 4; 1 7omparación de propiedades en base a 1 cetoxima, aldoxima y mezcla *. Domic,5))&+

,ropiedades comparadas Capacidad de e-tracción /acilidad de descarga

Ceto-ima .ldo-ima !e%cla !oderad o /uerte .0ustable !uy buena uena .0ustable 3-celent 3-celent 3-celent Selectividad Cu2/e e e e Cin4ticas para el !uy !uy cobre buena buena 56pida !uy !uy !uy Separación de fases buena buena buena 3stabilidad de la !uy !uy !uy mol4cula buena buena buena 7eneración de borras a0a a0a a0a

Separación de fases

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