ES2686111T3 - Aparato y método para la eliminación de impurezas en conexión con la extracción líquido-líquido de cobre - Google Patents
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Abstract
Un aparato para purificar una solución orgánica de extracción que contiene cobre de impurezas tales como el molibdeno, en un tanque (1) de almacenamiento de la solución orgánica de extracción, que consiste en una pared frontal (5), paredes laterales (6) y (7), más una pared trasera (8) y un fondo (9), caracterizado por que el aparato está construido en el tanque, comprendiendo al menos una unidad (2, 3, 41, 42) de eliminación y un dispositivo mezclador (11, 22, 43, 44) unido a ella para mezclar entre sí la solución acuosa y la solución de extracción formando una dispersión; una tubería (14, 24, 45) de succión de la solución acuosa conectada al dispositivo mezclador y situada en la sección inferior de la unidad de eliminación y una tubería (15, 27, 47) de succión de la solución de extracción dispuesta en la solución de extracción, así como una tubería (18, 30, 51) de distribución de la dispersión conectada al dispositivo mezclador, y ubicada contra el flujo de la solución de extracción suministrada a la unidad (2, 3, 41, 42) de eliminación.
Description
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DESCRIPCION
Aparato y método para la eliminación de impurezas en conexión con la extracción líquido-líquido de cobre Campo de la invención
La presente invención versa sobre un aparato y un método para eliminar molibdeno y otras posibles impurezas de una solución orgánica de extracción que contiene cobre en conexión con la extracción líquido-líquido relacionada con la recuperación del cobre. La eliminación de impurezas se produce en una o varias unidades de eliminación construidas en el tanque de almacenamiento de la solución orgánica de extracción.
Antecedentes de la invención
En ocasiones, los minerales que contienen cobre también contienen pequeñas cantidades de molibdeno, que se disuelve en una solución acuosa en condiciones de lixiviación del mineral de cobre. En el proceso de producción de cobre, después de la lixiviación, la etapa de purificación de la solución usada a menudo es la extracción líquido-líquido por medio de una solución orgánica de extracción, en la que el cobre es transferido a la fase orgánica, dejando la mayor parte de las impurezas en la solución acuosa. Los reactivos de extracción actualmente usados en la solución orgánica de extracción de la extracción líquido-líquido de cobre son generalmente diferentes tipos de hidroxioximas, tales como, por ejemplo, 5-dodecil salicilaldoximas. El uso de hidroxioximas también para la extracción de molibdeno es mencionado, por ejemplo, en la publicación de patente estadounidense 3.415.616. También es sabido que el molibdeno es extraído con el cobre a la fase orgánica en condiciones de extracción del cobre. En la gama de pH de las etapas de extracción en la extracción de cobre, el molibdeno aparece fundamentalmente como ácido molíbdico H2MoO4 y cationes de molibdato MoO22+. Cinéticamente, la extracción de molibdeno a la fase orgánica es rápida.
Anteriormente se ha observado que, en conexión con el cobre, el molibdeno también puede ser extraído con un reactivo de extracción a base de quinolina, según se describe, por ejemplo, en la publicación de patente canadiense 1061574. Sin embargo, los reactivos de extracción a base de quinolina no son de uso general en la actualidad en procesos de extracción de cobre.
También es sabido en la técnica anterior que el molibdeno no es eliminado de la solución orgánica en condiciones de extracción del cobre. En consecuencia, el molibdeno se concentra gradualmente en la fase orgánica y, en consecuencia, reduce la capacidad de extracción de cobre de la fase orgánica y alarga los tiempos de sedimentación de las fases en el sedimentador. A altas concentraciones, el molibdeno también puede elevar la viscosidad de la solución de extracción. La viscosidad elevada de la fase orgánica es uno de los peores problemas en la planta de extracción, dado que, en este caso, la solución orgánica de extracción es, en primer lugar, difícil de bombear y, por lo tanto, demanda más energía para formar una dispersión. En segundo lugar, la mayor viscosidad generalmente significa que las reacciones de extracción también se ralentizan y, así, la capacidad de extracción de cobre se deteriora.
La publicación de patente estadounidense 4.026.988 describe un método para la separación selectiva del molibdeno de una solución acuosa que también contiene cobre. Según el método, la solución de extracción usada es una a- hidroxioxima selectiva del molibdeno, a la que se añade nonil fenol para facilitar la extracción. Cuando el pH de la solución acuosa es mantenido en un intervalo por debajo de 2, la extracción de cobre es más bien mínima, pero el molibdeno se extrae bien. La extracción de cobre a partir de una solución acuosa de la que se ha eliminado el molibdeno requiere en este caso, no obstante, un segundo proceso de extracción, por lo que, en conjunto, el método no es simple.
En la publicación de patente española 2156504 se describe un método para separar cobre y molibdeno a partir de una solución acuosa mediante extracción. Los reactivos de extracción usados son oximas comerciales en condiciones en las que tanto el cobre como el molibdeno son extraídos en una solución orgánica. La extracción tiene lugar en dos etapas. En la primera etapa, la solución orgánica es puesta en contacto con una solución acuosa que contiene ácido sulfúrico, tras lo cual la mayoría del cobre es transferido a la solución acuosa, pero, en la práctica, no se transfiere en absoluto molibdeno alguno. Después de esto, se lleva a cabo la segunda etapa de extracción, en la cual la solución orgánica es puesta en contacto con una solución acuosa que contiene amoniaco con un tiempo de permanencia de 10 - 60 minutos. Cuando la concentración de amoniaco es 1 mol/l según en Ejemplo 3, casi todo el molibdeno es transferido a la solución acuosa. Después de la extracción, la solución orgánica es posiblemente depurada con una solución acuosa que contenga ácido para eliminar el amoniaco residual y es encaminada para que vuelva a ser puesta en circulación.
En los métodos descritos tanto en la publicación de patente estadounidense 4.026.988 como en la publicación española 2156504, la extracción de molibdeno requiere su propio equipo. En la situación en la que la cantidad de molibdeno es pequeña y el objetivo es principalmente eliminarlo de la solución orgánica, un equipo de depuración separado constituye un elemento de coste bastante sustancial. Cuando la solución acuosa a base de amoniaco es usada para extraer el molibdeno, se precisa una etapa adicional de depuración separada para eliminar el amoniaco de la solución orgánica de extracción.
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La publicación de solicitud WO 2005/120677 describe un aparato en el cual la solución orgánica de extracción que contiene metales valiosos es depurada de gotitas de solución acuosa en el tanque de almacenamiento de la solución orgánica de extracción. La solución de depuración, que es una solución acuosa, es suministrada fundamentalmente a la solución orgánica antes de que esta solución sea encaminada al tanque. El aparato de depuración incluye equipo coalescente de gotitas, y la parte restante de la solución acuosa es encaminada al tanque en el punto del equipo coalescente de gotitas. La solución orgánica es suministrada a la parte del fondo del tanque de almacenamiento en varias subcorrientes diferentes y eliminada de la sección superficial de la capa líquida en el extremo posterior del tanque en varias subcorrientes. La solución de depuración es eliminada de la sección inferior del extremo posterior del tanque en varias subcorrientes.
Objetivo de la invención
El objetivo de la presente invención es eliminar las impurezas, tales como molibdeno, contenidas en una solución orgánica que contiene cobre, modificando el equipo normalmente incluido en la extracción líquido-líquido y obtener así un aparato y un método simples, permitiendo la evitación de los problemas presentados en lo que antecede. Según la invención, el tanque de almacenamiento de la solución orgánica, que normalmente pertenece al aparato de extracción líquido-líquido, es dotado de un equipo por medio del cual el molibdeno y otras posibles impurezas que han sido extraídos de la solución acuosa a la solución orgánica de extracción son separados de la solución de extracción antes de la etapa de extracción de cobre propiamente dicha. La solución orgánica de extracción que contiene cobre es encaminada a la etapa de purificación que se produce en el tanque de almacenamiento, en la cual la solución es depurada con una solución acuosa antes de la etapa de extracción del cobre. Las propiedades de la solución acuosa son reguladas según la impureza que haya de eliminarse. Cuando la depuración de la solución de extracción tiene lugar en el tanque de almacenamiento, los costes de inversión son considerablemente menores que en una etapa de extracción separada. Una etapa de purificación que tiene lugar en el tanque de almacenamiento también hace posible omitir completamente la etapa de depuración que comprende mezcladores y un sedimentador, que suele estar incluido en la extracción líquido-líquido.
Compendio de la invención
Las características esenciales de la invención se harán evidentes en las reivindicaciones adjuntas.
El aparato según la invención está previsto para la purificación de una solución orgánica que contiene cobre de impurezas tales como el molibdeno, en un tanque de almacenamiento de la solución orgánica de extracción, que está compuesto de una pared frontal, paredes laterales, más una pared trasera y un fondo. Hay un aparato construido en el tanque, compuesto de al menos una unidad de eliminación y su equipo mezclador relacionado para mezclar entre sí la solución acuosa y la solución de extracción formando una dispersión; conectadas al equipo mezclador, una tubería de succión de la solución acuosa situada en la sección inferior del tanque y una tubería de succión de la solución de extracción dispuesta en la solución de extracción, así como una tubería de distribución de la dispersión conectada al dispositivo mezclador, situada contra el flujo de la solución de extracción suministrada a la unidad de eliminación.
En una realización alternativa de la invención, la tubería de succión de la solución acuosa y la tubería de succión de la solución de extracción están dotadas de aberturas de succión o miembros de succión para la succión homogénea de la solución en varias subcorrientes separadas. La tubería de distribución de la dispersión también está dotada, preferentemente, de aberturas o toberas para el suministro uniforme de la dispersión en varias subcorrientes separadas.
En otra realización de la invención, la unidad de eliminación incluye una tubería de succión de la solución de extracción situada en las inmediaciones de la superficie de la solución de extracción en el extremo posterior del tanque, dotada de aberturas de succión o miembros de succión y conectada a un conducto de descarga.
En una realización de la invención, la unidad de eliminación incluye una tubería de succión de la solución acuosa situada en las inmediaciones del fondo del extremo posterior del tanque, dotada de aberturas de succión o miembros de succión y conectada a un conducto de descarga.
En una realización de la invención, hay dos unidades de eliminación construidas en el tanque separadas entre sí por una pared divisoria, sobre la cual la solución de extracción fluye como efluente.
En otra realización de la invención, hay tres unidades de eliminación construidas en el tanque, de modo que las unidades de eliminación estén separadas entre sí por paredes divisorias, sobre las cuales la solución de extracción fluye como efluente.
En una realización de la invención, el equipo mezclador está situado dentro de la unidad de eliminación y, según otra realización, el equipo mezclador está situado fuera de la unidad de eliminación.
En una realización de la invención, la unidad de eliminación está equipada con una empalizada o un equipo coalescente de gotitas. También puede disponerse una estructura de cerca de suministro en la sección delantera de la unidad de eliminación.
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En una realización de la invención, la tubería de distribución de la dispersión se extiende una distancia de al menos % de la anchura del tanque, y es transversal a la dirección de flujo de la solución de extracción. La tubería de succión de la solución acuosa y la tubería de succión de la solución de extracción también se extienden, preferentemente, una distancia en la dirección lateral del tanque que es A - % de la anchura del tanque y transversal a la dirección de flujo de la solución de extracción.
La invención también versa sobre un método para purificar una solución orgánica de extracción a base de hidroxioximas que contiene cobre de impurezas en el tanque de almacenamiento de la solución de extracción. Es característico del método que la solución orgánica de extracción que contiene cobre sea sometida en el tanque de almacenamiento a la eliminación de al menos una impureza por medio de la solución acuosa, por lo que se forma una dispersión de soluciones acuosas y orgánicas, y la dispersión generada es suministrada contra la solución orgánica, que es encaminada a al menos una unidad de eliminación construida dentro del tanque.
En una realización alternativa de la invención, se toma al menos parte de la solución acuosa y de la solución de extracción a partir de la cual se forma la dispersión, de la unidad de eliminación para reciclar la solución y lograr el tiempo de permanencia requerido.
En una realización alternativa de la invención, la solución de extracción y la solución acuosa recicladas de la unidad de eliminación son succionadas al interior de sus tuberías de succión, a través de las cuales las soluciones son suministradas nuevamente al dispositivo mezclador para formar una dispersión.
Es típico del método según la invención que la impureza que ha de ser eliminada sea molibdeno, por lo que la solución orgánica de extracción se depura usando una solución acuosa con un pH que ha sido regulado al intervalo de 4,5 - 9.
En una realización de la invención, la impureza que ha de ser eliminada es al menos una de las siguientes: hierro, manganeso y cloruro, por lo que la solución orgánica de extracción se depura con una solución acuosa ácida cuyo pH está regulado en el intervalo de 1,5 - 2,5. Según otra realización, la solución acuosa ácida puede ser la solución ácida de suministro de extracción.
En una realización alternativa de la invención, la impureza que ha de ser eliminada es nitrato, por lo que la solución orgánica de extracción se lava con agua limpia.
En una realización alternativa de la invención, la purificación de la solución de extracción se lleva a cabo en dos etapas, por lo que la depuración ácida de la solución de extracción se realiza en la primera unidad de eliminación y la eliminación de molibdeno se lleva a cabo en la segunda unidad de eliminación.
En otra realización alternativa de la invención, la purificación de la solución de extracción se lleva a cabo en dos etapas, por lo que el lavado de la solución de extracción se realiza en la primera unidad de eliminación esencialmente con agua limpia para eliminar el nitrato y la eliminación de molibdeno se realiza en la segunda unidad de eliminación.
En una realización alternativa adicional de la invención, la purificación de la solución de extracción se lleva a cabo en tres etapas, por lo que la depuración ácida de la solución de extracción se realiza en la primera unidad de eliminación, el lavado de la solución de extracción, esencialmente con agua limpia para eliminar el nitrato, se realiza en la segunda unidad de eliminación y la extracción del molibdeno se produce en la tercera unidad de eliminación.
Es típico de la invención que la solución orgánica que ha de ser purificada sea encaminada como efluente sobre una pared divisoria de una unidad de eliminación a otra.
En una realización alternativa de la invención, la cantidad de la solución orgánica de extracción con respecto a la cantidad de la solución acuosa (O/A) está entre 1,5 -3,5. Preferentemente, la solución acuosa es regulada para que sea continua y la solución de extracción es arrastrada en ella.
Lista de dibujos
La Figura 1 presenta un aparato según la invención visto desde arriba, la Figura 2 es una vista lateral del aparato según la Figura 1,
la Figura 3 es otro aparato según la invención visto desde arriba, y
la Figura 4 es una vista lateral del aparato según la Figura 3.
Descripción detallada de la invención
Por medio del método y el aparato según la invención, el molibdeno y, si es necesario, también otras sustancias
nocivas, pueden ser eliminados de una solución orgánica de extracción que contenga cobre (solución LO) en la
extracción líquido-líquido de cobre en cantidades tales que no perturben la extracción del cobre. Si se desea eliminar otras impurezas además del molibdeno, tales como nitrato, resulta ventajoso llevar a cabo una depuración en al menos dos etapas. Se ha descubierto que es ventajoso llevar a cabo la eliminación del molibdeno de una solución que contiene cobre, porque la presencia de cobre promueve la extracción de molibdeno de la solución orgánica a la solución acuosa. En el sistema ahora desarrollado, la lenta cinética de la depuración de molibdeno y nitrato ha sido tenida en cuenta en particular y, en consecuencia, tanto la solución de extracción como la solución acuosa son
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recicladas varias veces en cada unidad de eliminación de impurezas para lograr un grado de sedimentación que sea lo suficientemente bueno.
En algunos casos —por ejemplo, en Chile—, también puede haber nitrato en las soluciones de suministro —es decir, las soluciones acuosas que entran en la extracción del cobre—. La concentración de nitrato de la solución está, entonces, en las inmediaciones de 2-30 mg/l. La presencia de nitrato resulta problemática, porque el nitrato promueve la descomposición de los reactivos de extracción de tipo hidroxioxima por hidrólisis y oxidación. Cuando la concentración de nitrato de una solución de extracción aumenta hasta niveles nocivos, resulta apropiado disminuir la concentración de nitrato. La concentración de nitrato puede disminuirse de manera ventajosa con el mismo tipo de aparato y de procedimiento usados en la eliminación de molibdeno de la solución de extracción según la invención. El nitrato no es extraído, como el cobre, a una solución que contenga ácido sulfúrico, sino que es eliminado lentamente, al lavarse la solución de extracción con agua limpia. También se ha descubierto que una concentración de cobre elevada en la solución de extracción promueve, al menos parcialmente, la eliminación del nitrato de la solución de extracción.
Se ha descubierto que el tanque de almacenamiento de la solución de extracción puede estar equipado con al menos un aparato adicional que permita, en primer lugar, la eliminación del molibdeno de la solución orgánica de extracción que contiene cobre y, si es necesario, la eliminación de nitrato y de otras impurezas. Así, al menos una o varias unidades de eliminación de impurezas (descritas posteriormente) están construidas en el tanque de almacenamiento, en cada una de las cuales la solución orgánica de extracción es puesta en contacto con la solución acuosa durante el tiempo de permanencia requerido. Cuando las impurezas son eliminadas de la solución de extracción en varias unidades de eliminación diferentes, su orden con respecto a la dirección de flujo de la solución orgánica de extracción es seleccionado para que la cantidad de aditivos usados en cada paso de depuración se mantenga tan pequeña como sea posible.
Las Figuras 1 y 2 muestran el tanque 1 de almacenamiento usado para la depuración de molibdeno, que, en este caso, comprende dos secciones —es decir, las unidades 2 y 3 de eliminación—, con una pared divisoria 4 entre ellas. Un tanque usado para la eliminación de impurezas no requiere la adición de una conducción de extracción separada; en vez de ello, el tanque de almacenamiento de la solución orgánica de extracción, o tanque LO, ejerce la función del necesario tanque de depuración. Usar el tanque LO como tanque de depuración resulta ventajoso, porque la eliminación de molibdeno y también de nitrato requieren una larga demora y, por lo tanto, se puede aprovechar el gran volumen de la solución de extracción del tanque LO. Dado que el molibdeno es, quizá, la impureza más importante que ha de eliminarse, el aparato y el método según la invención son descritos con esto en mente. Solo se requiere usar una unidad de eliminación en el tanque de almacenamiento como tanque de depuración si la cantidad de otras impurezas —tales como, por ejemplo, hierro, manganeso o nitrato— es marginal, aunque el uso del tanque se presente siempre en los dibujos como de dos partes. Según se ha afirmado anteriormente, pueden construirse en el tanque de almacenamiento una o varias unidades de eliminación que actúan con el mismo principio.
Un tanque 1 de almacenamiento consiste en una pared frontal 5, paredes laterales 6 y 7, una pared trasera 8 y un fondo 9. Las paredes y el fondo del taque también forman las paredes y el fondo de la unidad de eliminación. La solución orgánica de extracción que contiene cobre y molibdeno es suministrada a las partes centrales de la sección delantera del tanque, a través de un conducto 10 de suministro, preferentemente a la zona superficial de la solución en el tanque. Cuando la primera unidad 2 de eliminación del tanque es usada para la eliminación de impurezas metálicas, tales como hierro y/o manganeso, o de cloruro, la solución acuosa con contenido de ácido usada para depurar la solución de extracción es encaminada al interior de la primera sección, mediante un equipo mezclador 11 situado cerca de la pared divisoria. El ácido típico añadido al agua es ácido sulfúrico. La concentración de ácido de la solución acuosa se ajusta para solo una pequeña parte del cobre contenido en la solución orgánica de extracción sea extraído a la solución acuosa, de modo que el pH esté, preferentemente, en el entorno de 1,5 -2,5. En algunos casos, la solución de suministro puede ser usada como solución acuosa ácida de depuración; es decir, la solución que es encaminada para ponerla en contacto con la solución orgánica de extracción líquido-líquido en la primera etapa de extracción.
Si se usa la primera sección del tanque de almacenamiento para la eliminación de nitrato, la solución acuosa que ha de ser suministrada es esencialmente agua pura. Se ha descubierto empíricamente que el nitrato es eliminado de manera óptima cuando se usa agua pura como solución de lavado. Sin embargo, dado que hay gotitas de solución acuosa ácida arrastradas en la solución de extracción, en la práctica el pH de la depuración de nitrato está en torno al 4-5. El molibdeno es eliminado en esta etapa de depuración solo en pequeñas cantidades, y el cobre no es extraído en absoluto.
Cuando se desea eliminar impurezas solubles en ácido de la solución de extracción, nitrato y molibdeno, pueden construirse tres unidades de eliminación en el tanque de almacenamiento (no mostrado con detalle en el dibujo). La secuencia más sensata de unidades en este caso es la unidad de depuración ácida, la unidad de eliminación de nitrato y la unidad de eliminación de molibdeno.
En la patente estadounidense 4.628.391 se describe un dispositivo mezclador ventajoso incluido en el aparato. El dispositivo mezclador consiste normalmente en una bomba de circulación, dos conducciones de succión, una conducción a presión y las válvulas requeridas para las conducciones. La bomba del dispositivo mezclador es,
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preferentemente, por ejemplo, una turbo bomba que dé suficiente altura de distribución a un intervalo bajo de velocidad periférica de 3,7 - 4,7 m/s. Una parte de la solución acuosa es encaminada hacia el dispositivo mezclador desde el exterior del tanque (no mostrado con detalle en el dibujo) y una parte es succionada al espacio 12 de fondo de la unidad de eliminación por medio de una tubería 13 de succión de la solución acuosa. La tubería de succión está dotada de varias aberturas o miembros 14 de succión para la succión uniforme en varias subcorrientes. La tubería de succión de la solución acuosa se extiende en la dirección lateral del tanque una distancia que es A - % de la anchura del tanque y está situada simétricamente en relación con el dispositivo mezclador y cerca de la pared divisoria 4 entre las unidades de eliminación primera y segunda.
También se succiona al interior del dispositivo mezclador 11 la solución orgánica que ha de ser depurada, por medio de una tubería 15 de succión de la solución de extracción situada dentro de la solución de extracción. Esta tubería también está dotada de aberturas o miembros 16 de succión adecuados para succionar a su interior la solución de extracción como varias subcorrientes. La tubería de succión de la solución de extracción también se extiende, preferentemente, una distancia que es A - % de la anchura del tanque, y su ubicación también es simétrica en relación con el dispositivo mezclador. La tubería de succión de la solución de extracción está situada en el tanque antes del dispositivo mezclador, cuando se mira en la dirección de flujo de la solución orgánica.
La solución acuosa y la solución de extracción suministradas a la sección inferior del dispositivo mezclador se mezclan entre sí y la dispersión formada de esta manera es usada para depurar la solución de extracción encaminada al tanque. La dispersión es encaminada desde la sección superior del dispositivo mezclador a través de la tubería 17 hasta cerca de la pared frontal 5 de la primera unidad de eliminación del tanque, suministrándose la dispersión a través de una tubería 18 de distribución hacia la solución de extracción que fluye al tanque a través del conducto 10 de suministro. La dispersión es encaminada a la zona superficial de la solución de extracción. La tubería de distribución se extiende, preferentemente, a todo lo ancho del tanque y al menos una distancia que es % de la anchura del tanque y es transversal a la dirección del flujo de la solución y simétrica en relación con el conducto de suministro. La tubería de distribución está dotada de varias aberturas o toberas 19 para suministrar la dispersión a la solución orgánica como varias subcorrientes.
La depuración de la solución de extracción con la dispersión formada a partir de la solución acuosa y la solución orgánica puede ser mejorada adicionalmente colocando dispositivos 20 y 21 coalescentes de gotitas en el tanque. Son mostrados en los dibujos solo de forma esquemática. El equipo coalescente puede ser del tipo descrito, por ejemplo, en la publicación WO 2005/120677, u otros dispositivos apropiados. El equipo coalescente normalmente se extiende desde una pared lateral del tanque a la otra.
Según se ha descrito anteriormente, la solución acuosa que se separa de la dispersión usada para depurar en la primera unidad de eliminación del tanque de depuración se asienta en el fondo del tanque y es reciclada de ahí al dispositivo mezclador. Una parte de la solución de extracción también es reciclada al dispositivo mezclador, por lo que el tiempo de depuración de la solución de extracción es prolongado. El reciclado permite que aumente el nivel de impurezas (Fe, Mn, cloruro, nitrato) de la solución acuosa retirada del tanque y, por lo tanto, que la eliminación de impurezas de la solución acuosa se vuelva más simple.
La solución orgánica de extracción parcialmente depurada de la primera unidad 2 de eliminación del tanque de depuración es encaminada para que fluya como efluente sobre la pared divisoria 4 a la segunda unidad 3 de eliminación del tanque, en la que tiene lugar la eliminación propiamente dicha del molibdeno. La solución de extracción también es depurada con solución acuosa en la segunda unidad de eliminación del tanque de depuración, pero en esta etapa el pH de la solución de depuración es ajustado para que sea mucho mayor que en la primera sección. El pH de la solución acuosa es ajustado para que esté en torno a 4,5 - 9 por medio de un álcali que le es suministrado. El suministro de álcali contribuye a evitar que el valor de pH de la solución acuosa caiga demasiado durante la depuración. Se ha descubierto que la depuración o extracción se produce más rápido si el pH de la solución acuosa se regula para que esté claramente del lado alcalino, pero también se ha descubierto que, en este caso, la solución acuosa y la solución de extracción forman fácilmente una emulsión que es difícil de separar. Además, un aumento en el pH también aumenta los costes, porque se requieren más aditivos químicos para el control. Se usa algún compuesto químico básico para el control del pH, tal como hidróxido o carbonato alcalino o alcalino térreo; por ejemplo, los compuestos relevantes de sodio o magnesio. Un álcali típico añadido al agua es carbonato sódico. Cuando la eliminación del molibdeno se lleva a cabo en la zona de pH mencionada anteriormente, el cobre no es extraído en la solución acuosa.
Cuando la eliminación del molibdeno se lleva a cabo en la zona seleccionada, el reciclado de la solución de extracción resulta ventajoso para prolongar el tiempo de permanencia, particularmente en esta etapa de procesamiento. En la práctica, no es preciso eliminar todo el molibdeno de la solución de extracción; de hecho, a menudo es suficiente dejar el contenido en la mitad. También resulta ventajoso usar una gran cantidad de solución orgánica de extracción en la depuración de molibdeno en relación con la cantidad de solución acuosa (O/A =1,5 - 3,5). Preferentemente, la solución acuosa es regulada para que sea continua, y para que la solución de extracción sea arrastrada en ella, para que se obtenga una agregación de gotitas densas de solución orgánica dentro de la solución acuosa; es decir, se forma un área superficial abundante entre las fases. En algunos casos, la solución de extracción también puede ser continua.
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Según se ha afirmado anteriormente, si se desea eliminar de la solución de extracción tanto las impurezas que son eliminadas por depuración ácida como nitrato, además del molibdeno, la eliminación del molibdeno tiene lugar en una tercera unidad de eliminación, a la que fluye la solución orgánica de extracción como efluente desde la segunda unidad de eliminación. Cuando se desea eliminar únicamente molibdeno de la solución de extracción, el tratamiento de la solución de extracción puede llevarse a cabo en una sola etapa, que, en la práctica, corresponde a la primera unidad de eliminación del aparato mostrado en los dibujos.
La segunda unidad de eliminación del tanque de depuración está equipada con el mismo tipo de estructuras que la primera sección; es decir, en el extremo posterior de la segunda unidad de eliminación hay un aparato mezclador 22, al que se suministra la solución a la que se ha añadido álcali desde fuera del tanque (no mostrado con detalle en el dibujo). Además de la solución acuosa que entra desde el exterior, parte de la solución acuosa es succionada al interior del dispositivo mezclador desde el espacio 23 de fondo de la primera sección de tanque por medio de una tubería 24 de succión de la solución acuosa. La tubería de succión está dotada de varias aberturas o miembros 25 de succión para succionar a su interior la solución acuosa de manera uniforme en varias subcorrientes. La tubería de succión de la solución acuosa se extiende en la dirección lateral del tanque una distancia que es A - % de la anchura del tanque y está situada de manera simétrica en relación con el dispositivo mezclador y cerca del extremo posterior de la segunda unidad de eliminación, delante, sin embargo, de la zona 26 de descarga de la solución de extracción.
También se succiona al interior del dispositivo mezclador 22 la solución orgánica que ha de ser depurada, por medio de una tubería 27 de succión de la solución de extracción situada dentro de la solución de extracción. Esta tubería también está dotada de aberturas o miembros 28 de succión adecuados para succionar a su interior la solución de extracción como varias subcorrientes. La tubería de succión de la solución de extracción también se extiende, preferentemente, una distancia que es A - % de la anchura del tanque, y, asimismo, su ubicación es simétrica en relación con el dispositivo mezclador. La tubería de succión de la solución de extracción está situada en el tanque antes del dispositivo mezclador, cuando se mira en la dirección de flujo de la solución orgánica. El reciclado no solo prolonga el tiempo de permanencia, sino que también permite que se eleve la concentración de molibdeno de la solución acuosa retirada del tanque y, por lo tanto, que la eliminación de molibdeno de la solución acuosa en una etapa posterior se vuelva más simple.
En el dispositivo mezclador 22, la solución acuosa y la solución de extracción a él suministradas son mezcladas entre sí y la dispersión formada de esta manera es usada para depurar la solución de extracción rociándola contra la solución de extracción que fluye a la segunda unidad de eliminación. La dispersión es encaminada a través de una tubería 29 de conexión hasta cerca de la pared divisoria 4, donde es suministrada a través de una tubería 30 de distribución de la dispersión hacia la solución de extracción que fluye de la primera unidad de eliminación a al segunda como efluente. La dispersión es suministrada a la zona superficial de la solución de extracción. La tubería de distribución se extiende, preferentemente, a todo lo ancho del tanque y al menos una distancia que es % de la anchura del tanque y es transversal a la dirección del flujo de la solución. La tubería de distribución está dotada de varias aberturas o toberas 31 para suministrar la dispersión a la solución orgánica.
La depuración de la solución de extracción con la dispersión formada a partir de la solución acuosa y la solución orgánica puede ser mejorada adicionalmente también en la sección prevista para la eliminación del molibdeno colocando en el tanque una empalizada o dispositivos 32 y 33 coalescentes de gotitas, que son mostrados en los dibujos solo de forma esquemática. El equipo coalescente puede ser del tipo descrito, por ejemplo, en la publicación WO 2005/120677, u otros equipos apropiados. El equipo coalescente normalmente se extiende desde una pared lateral del tanque a la otra. Cuando los dispositivos anteriormente mencionados son usados como equipo coalescente, se coloca en su sección superior un casete de placas de flujo, en el cual la distancia entre las placas de flujo es de aproximadamente 4 -15 mm.
Resulta ventajoso reciclar la solución acuosa usada para la depuración de la solución de extracción, en particular la prevista para la eliminación de molibdeno, durante un tiempo suficientemente largo —por ejemplo 5 - 20 veces—, para que el molibdeno que se elimina lentamente de la solución orgánica se concentre en ella en las cantidades deseadas. Asimismo, la eliminación de nitrato también requiere un largo tiempo de permanencia.
Cuando la solución orgánica de extracción ha sido tratada en el tanque de depuración en al menos la unidad de eliminación de molibdeno, la solución de extracción es retirada de la zona 26 de eliminación de la solución de extracción en el extremo posterior del tanque. La solución de extracción es recogida en una tubería 34 de succión que, preferentemente, se extiende a todo lo ancho del tanque y está dispuesta perpendicularmente a la dirección del flujo y se encamina desde ahí a un conducto 35 de descarga para su procesamiento ulterior. Obviamente, el conducto de descarga puede estar situado ya sea en la pared trasera del tanque o en la sección posterior de la pared lateral. La solución de extracción es recogida en la tubería de succión a través de aberturas en la tubería o de otros miembros 36 de succión adecuados como varias subcorrientes. La tubería de succión está preferentemente equipada con una estructura protectora 37, que contribuye a garantizar que solo se retira del tanque solución de extracción pura libre de gotitas de agua. También se retira una parte de la solución acuosa de la sección inferior del tanque a través de un conducto 38 de descarga de la solución acuosa. Se describe un método ventajoso de retirada de soluciones, por ejemplo, en la publicación WO 2005/120677, pero la invención según la solicitud no está limitada a esta respuesta.
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Las Figuras 3 y 4 representan otra construcción del tanque 40 de almacenamiento según la invención que es, en principio, del mismo tipo que se ha descrito anteriormente, pero su estructura permite que las soluciones del equipo cambien más. Según se muestra en la Figura 3, el equipo mezclador 43 y 44 tanto de la primera unidad 41 de eliminación como de la segunda unidad 42 de eliminación está situado fuera del tanque. Este permite que el tamaño del dispositivo mezclador cambie de manera flexible según sea necesario e incluso la adición de mezcladores separados al aparato, además del equipo mezclador. Cada sección del tanque está equipada tanto con una tubería 45 de succión de la solución acuosa con miembros 46 de succión como con una tubería 47 de succión de la solución orgánica con miembros 48 de succión. Las soluciones que salen de las tuberías de succión son encaminadas a su propia sección del dispositivo mezclador. La tubería de succión de la solución acuosa y la tubería de succión de la solución de extracción se extienden lateralmente a lo ancho del tanque una distancia que es A - % de la anchura del tanque y son transversales a la dirección del flujo de la solución.
La dispersión formada en el dispositivo mezclador de la primera sección es suministrada, a través de una tubería 49 de conexión, a la sección delantera 50 del tanque, donde es encaminada, a través de una tubería 51 de distribución, para ser suministrada a través de varias aberturas de suministro o de varios miembros 52 de suministro separados hacia la sección superficial de la solución de extracción en viarias subcorrientes separadas. La tubería de distribución se extiende, preferentemente, todo a lo ancho del tanque y al menos una distancia que es % de la anchura del tanque y es transversal a la dirección del flujo de la solución. La solución de extracción es suministrada a la sección delantera del tanque a través de un conducto 53 de suministro. La diferencia con el aparato mostrado en las Figuras 1 y 2 es se hace que la solución orgánica de extracción y la dispersión en el tanque, o en una sección de él, tal como la sección delantera de la unidad de eliminación de molibdeno, se mezclen entre sí más eficazmente que antes al hacerlas rotar atravesando una cerca 54 de suministro constituida por al menos dos placas, entre las cuales cambia durante un trecho la dirección de flujo de la solución de extracción y de la dispersión; por ejemplo, en una dirección básicamente vertical en vez de una dirección horizontal. La publicación estadounidense 7.465.,402 describe una estructura tal de cerca de suministro. Sin embargo, la estructura según la invención no está confinada a esta solución.
La segunda unidad 42 de eliminación del tanque de depuración también está equipada con una estructura 54 de cerca de suministro, a la cual son encaminadas la solución orgánica de extracción que fluye sobre una pared divisoria 55 como efluente desde la primera sección, y la dispersión formada en el dispositivo mezclador 44. La dispersión formada en el dispositivo mezclador es encaminada de la misma manera que en la primera sección, a través de una tubería 49 de conexión, una tubería 51 de distribución y miembros 52 de distribución, a las inmediaciones de la pared divisoria, por delante de la estructura 54 de cerca de suministro cuando se mira en la dirección del flujo.
Si se desea implementar el tanque 40 de almacenamiento como una unidad de eliminación de una única sección, la solución orgánica de extracción es suministrada al tanque a través de un conducto de suministro y es tratada para la eliminación de molibdeno según se ha descrito anteriormente. asimismo, el tanque 40 de almacenamiento puede estar compuesto de tres unidades de eliminación, según se ha descrito anteriormente.
Según se ha mencionado en conexión con las Figuras 1 y 2, la depuración de la solución de extracción con la solución acuosa y una dispersión formada de la solución acuosa y la solución de extracción puede ser mejorada adicionalmente colocando una empalizada o dispositivos 56 y 57 coalescentes de gotitas en el tanque de almacenamiento. Los separadores coalescentes son presentados en los dibujos únicamente de forma esquemática. El equipo coalescente puede ser del tipo descrito, por ejemplo, en la publicación WO 2005/120677 u otros dispositivos apropiados. El equipo coalescente normalmente se extiende desde una pared lateral del tanque a la otra.
Las Figuras 3 y 4 también muestran conductos 58 y 59 de descarga de la solución acuosa procedentes tanto de la primera unidad de eliminación como de la segunda. La solución acuosa es succionada desde la sección inferior del tanque a través de varios miembros 60 de succión a una tubería 61 de succión de la solución acuosa y llegando luego al conducto de descarga de cada sección. En cuanto a la solución de extracción, es descargada de la parte posterior de la segunda unidad de eliminación, cerca de la superficie, a través de miembros 62 de succión de la solución de extracción, de una tubería 63 de succión a un conducto 64 de descarga de la solución de extracción, según se ha descrito anteriormente. De nuevo, resulta ventajoso dotar de una estructura protectora 65 a la estructura de descarga de la solución de extracción.
El método y el aparato para extraer molibdeno y otras impurezas descritas anteriormente pueden ser usados ya sea de forma periódica o continua. Si el procedimiento es implementado periódicamente, el tamaño de los equipos requeridos y la cantidad de solución de extracción en relación con la cantidad de molibdeno que ha de eliminarse es mayor que si el procedimiento se lleva a cabo como un proceso continuo. Sin embargo, cuando se ejecuta periódicamente, la fuerza química impulsora de la reacción que tiene lugar es mayor que en un proceso continuo.
Ejemplos Ejemplo 1
Se llevó a cabo un ensayo de eliminación de molibdeno en un reactor por lotes, en el que la temperatura había sido regulada a 25°C. El reactivo de extracción de la solución orgánica de extracción fue LIX 860 (5-dodecil salicilaldoxima) 5 y su concentración en la solución de extracción fue 13,8% en peso, con iso-octano como disolvente. La concentración de Mo de la solución de extracción fue 0,22 g/l y la concentración de Cu 3,44 g/l. Como solución acuosa se usó una solución de lejía, en la que el pH era inicialmente 10,8. Las soluciones fueron mezcladas entre sí creando una dispersión con un mezclador que tenía una velocidad de rotación de 1500 rpm.
Al avanzar el ensayo, se midieron el valor de pH y la concentración de Mo de la solución acuosa. La Tabla 1 adjunta 10 demuestra que, después de 50 min, aproximadamente el 70% del molibdeno había sido transferido a la fase acuosa, cuyo pH había caído hasta un valor de 5,6. La cantidad de molibdeno que permanecía en la solución orgánica ya no era nociva.
Tabla 1
- Tiempo de contacto
- pH de la solución acuosa Concentración en Mo de la solución acuosa
- min
- mg/l
- 0,17
- 10,7 26,9
- 0,50
- 10,5 42,0
- 0,75
- 10,3 45,2
- 1,00
- 10,2 48,9
- 1,50
- 10,0 66,1
- 3,00
- 9,5 79,1
- 5,00
- 8,9 87,0
- 10,00
- 8,2 92,1
- 15,00
- 7,8 99,0
- 20,00
- 7,5 110,2
- 30,00
- 6,5 133,9
- 45,00
- 5,6 149,9
- 80,00
- 5,4 154,2
Ejemplo 2
15 Se llevó a cabo un ensayo de eliminación de nitrato en un reactor por lotes, en el que la temperatura fue regulada para que fuera de 25°C. El extractante de la solución orgánica de extracción fue Acorga M5640 (un derivado de hidroxioxima) y su concentración en la solución fue del 22,5% en volumen, con Escaid 100 (queroseno) como diluyente. En la primera etapa, la solución de extracción fue puesta en contacto con una solución acuosa que contenía nitrato. La solución acuosa contenía 7,0 g/l Cu, 0-15 g/l Fe3+, 20 g/l NO3-, 60 g/l SO42" (Na2SO4) y el pH de la solución 20 que contenía ácido sulfúrico fue inicialmente 1,5. La solución acuosa fue mezclada con la solución de extracción a una proporción de O/A 1:1 con un mezclador que tenía una velocidad de rotación de 1000 rpm durante un periodo de 12 horas. Después de esto, casi todo el cobre y el hierro habían sido extraídos a la solución orgánica de extracción, y la cantidad de nitrato en la solución de extracción era 3,3 mg/l.
La solución orgánica de extracción fue sometida a lavado con agua pura durante un periodo de 12 horas, después de 25 lo cual la concentración de nitrato de la solución de extracción fue 2,0 mg/l. Al avanzar la depuración, se observó que el hierro en la solución de extracción ralentizaba la depuración del nitrato. Por lo tanto, puede afirmarse que si hay una cantidad significativa de hierro en la solución de extracción, merece la pena eliminarlo sustancialmente antes de la eliminación del nitrato.
Claims (26)
- 5101520253035404550REIVINDICACIONES1. Un aparato para purificar una solución orgánica de extracción que contiene cobre de impurezas tales como el molibdeno, en un tanque (1) de almacenamiento de la solución orgánica de extracción, que consiste en una pared frontal (5), paredes laterales (6) y (7), más una pared trasera (8) y un fondo (9), caracterizado por que el aparato está construido en el tanque, comprendiendo al menos una unidad (2, 3, 41, 42) de eliminación y un dispositivo mezclador (11, 22, 43, 44) unido a ella para mezclar entre sí la solución acuosa y la solución de extracción formando una dispersión; una tubería (14, 24, 45) de succión de la solución acuosa conectada al dispositivo mezclador y situada en la sección inferior de la unidad de eliminación y una tubería (15, 27, 47) de succión de la solución de extracción dispuesta en la solución de extracción, así como una tubería (18, 30, 51) de distribución de la dispersión conectada al dispositivo mezclador, y ubicada contra el flujo de la solución de extracción suministrada a la unidad (2, 3, 41, 42) de eliminación.
- 2. Un aparato según la reivindicación 1 caracterizado por que la tubería (14, 24, 45) de succión de la solución acuosa y la tubería (15, 27, 47) de succión de la solución de extracción están dotadas de aberturas de succión o miembros (14, 25, 46, 16, 28, 48) de succión para la succión homogénea de la solución en varias subcorrientes separadas.
- 3. Un aparato según la reivindicación 1 caracterizado por que la tubería (18, 30, 51) de distribución de la dispersión está dotada de aberturas o toberas (19, 31, 52) para el suministro homogéneo de la dispersión en varias subcorrientes separadas.
- 4. Un aparato según la reivindicación 1 caracterizado por que la unidad (2, 3, 41, 42) de eliminación incluye una tubería (34, 63) de succión de la solución de extracción situada en las inmediaciones de la superficie de la solución de extracción en el extremo posterior del tanque, y porque dicha tubería está dotada de aberturas o miembros (36, 65) de succión y está conectada a un conducto (35, 64) de descarga.
- 5. Un aparato según la reivindicación 1 caracterizado por que la unidad (2, 3, 41, 42) de eliminación incluye unatubería (61) de succión de la solución acuosa situada en las inmediaciones del fondo en el extremo posterior deltanque, y porque está dotado de aberturas o miembros (60) de succión y está conectado a un conducto (38, 59) de descarga.
- 6. Un aparato según la reivindicación 1 caracterizado por que hay dos unidades de eliminación construidas en eltanque (1), y están separadas entre sí por una pared divisoria (4, 55), sobre la cual la solución de extracción fluyecomo efluente.
- 7. Un aparato según la reivindicación 1 caracterizado por que hay tres unidades de eliminación construidas en el tanque (1), de modo que las unidades de eliminación estén separadas entre sí por paredes divisorias, sobre las cuales la solución de extracción fluye como efluente.
- 8. Un aparato según la reivindicación 1 caracterizado por que el dispositivo mezclador (11, 22, 44) está situado dentro de la unidad (2, 3, 41,42) de eliminación.
- 9. Un aparato según la reivindicación 1 caracterizado por que el dispositivo mezclador (11, 22, 44) está situado fuera de la unidad (2, 3, 41,42) de eliminación.
- 10. Un aparato según la reivindicación 1 caracterizado porque la unidad (2, 3, 41, 42) de eliminación está equipada con una empalizada o con dispositivos (20, 21, 31, 32, 56, 57) coalescentes de gotitas.
- 11. Un aparato según la reivindicación 1 caracterizado por que hay una estructura (54) de cerca de suministro dispuesta en la sección delantera de la unidad (2, 3, 41, 42) de eliminación.
- 12. Un aparato según la reivindicación 1 caracterizado porque la tubería (18, 30, 51) de distribución de la dispersión se extiende al menos una distancia que es % de la anchura del tanque (1) y es transversal a la dirección de flujo de la solución de extracción.
- 13. Un aparato según la reivindicación 1 caracterizado por que la tubería (13, 24, 45) de succión de la solución acuosa y la tubería (15, 27, 47) de succión de la solución de extracción se extienden en la dirección lateral del tanque una distancia que es A - % de la anchura del tanque y son transversales a la dirección de flujo de la solución de extracción.
- 14. Un método para purificar una solución orgánica de extracción a base de hidroxioximas que contiene cobre de impurezas en un tanque de almacenamiento de la solución de extracción, caracterizado por que la eliminación de al menos una impureza de una solución orgánica de extracción que contiene cobre se lleva a cabo en el tanque (1) por medio de una solución acuosa, por lo que se forma una dispersión de la solución acuosa y la solución de extracción y de la solución de extracción, y la dispersión generada es suministrada contra la solución orgánica de extracción, que es encaminada a al menos una unidad (2, 3, 41,42) de eliminación construida dentro del tanque.5101520253035
- 15. Un método según la reivindicación 14 caracterizado por que se toma al menos una parte de la solución acuosa y de la solución de extracción, a partir de las cuales se forma la dispersión, de la unidad (2, 3, 41, 42) de eliminación para reciclar la solución y lograr el tiempo de permanencia requerido.
- 16. Un método según la reivindicación 14 o 15 caracterizado por que la solución de extracción y la solución acuosa que han de ser recicladas procedentes de la unidad (2, 3, 41, 42) de eliminación son succionadas al interior de sus tuberías (13, 15, 24, 27, 45, 47) de succión, a través de las cuales las soluciones son suministradas nuevamente al dispositivo mezclador (11,22, 43, 44) para formar una dispersión.
- 17. Un método según la reivindicación 14 caracterizado por que la impureza que ha de ser eliminada es molibdeno, por lo que la solución orgánica de extracción se depura usando una solución acuosa que tiene un pH que ha sido regulado en torno a 4,5 - 9.
- 18. Un método según la reivindicación 14 caracterizado por que la impureza que ha de ser eliminada es al menos una de las siguientes: hierro, manganeso y cloruro, por lo que la solución orgánica de extracción se depura con una solución acuosa ácida que tiene un pH que ha sido regulado en torno a 1,5 - 2,5.
- 19. Un método según la reivindicación 14 caracterizado por que la impureza que ha de ser eliminada es al menos una de las siguientes: hierro, manganeso y cloruro, por lo que la solución orgánica de extracción se depura con la solución ácida de suministro de extracción.
- 20. Un método según la reivindicación 14 caracterizado por que la impureza que ha de ser eliminada es nitrato, por lo que la solución orgánica de extracción se lava con agua pura.
- 21. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 14 o 17-19 caracterizado por que la purificación de la solución de extracción se lleva a cabo en dos etapas, por lo que la depuración ácida de la solución de extracción se realiza en la primera unidad (2, 41) de eliminación y la eliminación de molibdeno en la segunda unidad (3, 42) de eliminación.
- 22. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 14, 17 o 20 caracterizado por que la purificación de la solución de extracción se lleva a cabo en dos etapas, por lo que la depuración de la solución de extracción se realiza en la primera unidad (2, 41) de eliminación esencialmente con agua pura para eliminar el nitrato y la eliminación de molibdeno se realiza en la segunda unidad (3, 42) de eliminación.
- 23. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 14 o 17-20 caracterizado por que la purificación de la solución de extracción se lleva a cabo en tres etapas, por lo que la depuración ácida de la solución de extracción se realiza en la primera unidad de eliminación, la depuración de la solución de extracción, esencialmente con agua pura para eliminar el nitrato, se realiza en la segunda unidad de eliminación y la extracción del molibdeno en la tercera unidad de eliminación.
- 24. Un método según la reivindicación 14 caracterizado por que la solución orgánica que ha de ser purificada es encaminada como efluente sobre una pared divisoria (4, 55) de una unidad de eliminación a la siguiente.
- 25. Un método según la reivindicación 14 caracterizado por que la cantidad de la solución orgánica de extracción con respecto a la cantidad de la solución acuosa (O/A) está entre 1,5 -3,5.
- 26. Un método según la reivindicación 25 caracterizado por que la solución acuosa es regulada para que sea continua y la solución de extracción es arrastrada en ella.
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