Ejercicios de SX y IX
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se plantean ejercicios de extraccion por solvente y intercambio ionico y su posterior desarrollo, de manera super explic...
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Resolución de ayudantía certamen n° 2. 1. Se procesan 20.000 ton/d de mineral con una ley del 1,2%. Se desea recuperar el 80% del cobre contenido en éste para lo cual se ha determinado (mediante experimentos cinéticos) que el tiempo de lixiviación es igual a 215 días. La densidad aparente del mineral apilado es igual a 1,8 ton/m3 y la altura de las pilas es de 8 m, siendo éstas irrigadas por un flujo de solución ácida igual a 15 L/h-m2 que contiene 0,5 g/L de Cu+2 proveniente de extracción por solventes.
Datos: 20000 tpd 1.2% ley 80% recuperación Tiempo de LX 215 días 3 Ρ mineral = 1.8 [ton/m ] H pila = 8 [m] 2 Taza de riego = 15 [L/h-m ] Refino 0.5 gpl a) Determine el volumen de pilas requerido para tratar este flujo de mineral y el área de éstas.
= 20000 20000[[ ]∗215 = 4300000 300000 = 2388888.89 = 4300000 1.8 = ∗ ℎ 2388888. 2388888.89 = 298611.11 = ℎ = 8
1
b) A partir del volumen calculado en el punto a), diseñe la pila asociada al proceso. Haga un esquema de la pila e indique las dimensiones de esta.
Recordad lo de la ppt de diseño de pilas.
Se hacen los siguientes supuestos:
1 2 = 2 2 = 3 = 37° tan = 2ℎ tan37° = 2∗8 0.754 = 16 = . 1
Teniendo esto se procede a calcular:
1
https://www.codelcoeduca.cl/procesos_productivos/tecnicos_lixiviacion_lixiviacion.asp
2
Entonces: Por lo tanto;
= 21.22 = 2 = .
Ahora aplicando los otros dos supuestos (1 y 2) en B – b = 21.22 [m], se tiene que:
2 2 = 21.22 = . = ℎ3 ∗( √ ) = ℎ3 ∗2 2 2 ∗ 2 = ℎ3 ∗2 2 2 2388888.89 = 83 ∗ 2 2 2 895833.33 = 2 2 2 895833.3 3 = 10.61 2 2 ∗ 10.61 895833.33 = 112.57 21. 2 2 2 21. 2 22 /÷5 895833.33 =5 42. 4 4 112. 5 7 179166. 67 = 8.4922. 5 1 8.49179144.16 = 0 4 ±√ = 2 4∗1∗179144.16 8. 4 9 8. 4 9 = = 419.03 2∗1 4∗1∗179144.16 8. 4 9 8. 4 9 = = 427.52 2∗1 = . = . = . = .
Utilizando los supuestos 1 y 2 se tiene:
Ocupando el volumen que se obtuvo de la pregunta a y la altura de la pila se tiene:
Ocupando que A – a = 10.61 [m], se tiene:
Utilizando:
Entonces:
Por lo tanto el valor de los parámetros es:
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c) Determine el flujo y la concentración de cobre en la solución cargada a la salida de las pilas de lixiviación (PLS).
= ∗ 1 = 15[ℎ ∗]∗298611.11 = 4479166.65[ℎ]∗ 1000 = 4479.17 ℎ La máxima cantidad de cobre que se puede recuperar del mineral es:
= ∗∗ 1.2 ∗ 0.8 = 41280 = 4300000 ∗ 100
Ahora para proceder a conocer la concentración de cobre la cual se recupera al final del tiempo de lixiviación es:
. = ℎ ∗ 101 41280 ∗ = 4479166.65∗215∗ 24ℎ = . ℎ 1 = = 0.51.79 = .
Pero como la solución lixiviante posee 0.5 [g/L] de Cu, se tiene que considerar:
d) La solución PLS es tratada en una planta de SX con una relación O/A = 1,2. La concentración de cobre en el acuoso de salida de la extracción 0,5 g/L y en el orgánico de entrada de 0,6 g/L. Calcule la concentración de cobre del orgánico de salida y determine gráficamente el número de etapas del proceso SX si la eficiencia es del 60% (curva de equilibrio adjunta).
= 1.2 = 0.5 .. = 0.6 4
Donde O.D. es orgánico descargado. Recordar que:
Y como los flujos de entrada y de salida son iguales, se tiene:
Por lo tanto:
= .. .. Donde O.C. es orgánico cargado.
Entonces:
0.5 2 . 2 9 1.2 = .. 0.6 1.2∗.. 0.72 = 1.79 1.2∗ .. = 2.51 .. = .
5
[Cu]O.C. A
B
C [Cu]O.D.
[Cu] refino [Cu]PLS
̅ = 100% ̅ = 60% Se obtienen 3 etapas.
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2. La siguiente reacción explica el proceso de intercambio iónico existente entre especies de Cr(III) y protones de una resina indicada como{}, con n= 0, 1 ó 2: (3-n){COO-H} + Cr (OH)n(3-n) = {COO}(3-n)-Cr(OH)n + (3-n)H+ Las condiciones experimentales son: [Cr (III)]inicial: 50 mg/L, [Cr(III)] final: 10 mg/L, pH: 4.0 @ 25 °C. Para mantener constante el pH de la solución de Cr se neutraliza los protones liberados mediante la adición de NaOH (90% pureza). ¿Cuánto 3 agente neutralizante se debe emplear para tratar 100 m de solución? Utilice la siguiente información.
Datos:
= 50 = 10 = 4 = 1.987207[ ∗] ° = 25° = 298 90% ó −∆ = + +− =−+ + + − = − = − =
k1=9.42*10 k2=2.63*10 k3=1.43*10 k4=3.21*10
Se trabaja con n=0, 1, 2, entonces se tiene las siguientes reacciones:
+ 3{ } = {} 3+ =0 = 1 + + 2{ } = {} 2++ = 2 { } = {} = +++ − No participan
7
Recordar que:
= Entonces;
+ = ∗ +− + = ∗ ∗ +− = ∗ ∗ ∗ +− − = ∗ ∗ ∗ ∗ +− Como:
= + + + − = ∗ +− ∗ ∗+ +− − ∗ ∗ ∗ +− ∗ ∗ ∗ ∗ = + ∗ 1 ∗ −− ∗ ∗ − ∗ ∗ ∗ − ∗ ∗ ∗ ∗
Ocupando lo anterior, se tiene:
Teniendo esto, se puede proceder a calcular los alphas, para los n=0, 1, 2. Recordar que
=
∑ = 1 + = + ∗ + ∗− = = + ∗ ∗ +∗− = = -
Para conocer la concentración de [OH ], se trabaja con el pH;
= 4 → = 10 8
Y como el
= log−
Por lo tanto;
Entonces:
− = 10−
10 = log−
Ahora se procede a calcular los alphas para los n=0, 1, 2. n=0
+ = + = + ∗ 1 ∗ − ∗ ∗ − ∗ ∗ ∗ − ∗ ∗ ∗ ∗ −
= 1 ∗ − ∗ ∗ − ∗ 1 ∗ ∗ − ∗ ∗ ∗ ∗ − Ocupando los valores anteriores se tiene que:
∗ −− ∗ ∗ − ∗ ∗ ∗ − ∗ ∗ ∗ ∗ = . Entonces se tiene:
= . n=1
+ ∗ + ∗ − = = + ∗ ∗ − = +∗1 ∗ − ∗ ∗ − ∗ ∗ ∗ − ∗ ∗ ∗ ∗− − ∗ = 1 ∗ − ∗ ∗ − ∗ ∗ ∗ − ∗ ∗ ∗ ∗ − = 9 .42∗10 ∗ 10− = 0.408 2.308 Entonces:
= . 9
n=2
+ ∗ ∗ + ∗ − = = + ∗ − ∗ ∗ = +∗1 ∗ − ∗ ∗ − ∗ ∗ ∗ − ∗ ∗ ∗ ∗− − ∗ ∗ = 1 ∗ − ∗ ∗ − ∗ ∗ ∗ − ∗ ∗ ∗ ∗− = 9 .42∗10 ∗2.63∗10 ∗ 10− = 1.073∗10− 2.308 Entonces:
= .∗− Este alphas se desprecia ya que no es representativo en comparación a los otros dos alphas.
∆ + = 50 10 = 40 Se procede a calcular los moles por litro, entonces:
= 40∗ 52 1 = 0.769[ ] ] + = ∗ = 0.433∗0.769[ ] = 0. 3 33[ ] + = ∗ = 0.408∗0.769[ ] = 0. 3 14[ Como estos dos tipos de Cr, según sus reacciones que están más arriba, me generan 3 y 2 protones respectivamente. Por lo tanto se procede a calcular las cantidad de moles de estos protones:
3+ 2+ ] + = 3∗0.333[ ]2∗0.14[ ] = 1. 6 27[ Para neutralizar esta cantidad de protones se d ebe agregar la misma cantidad de NaOH, entonces se tiene:
10
= 1.627∗10− [ ]∗40 = 0.06508 3
Como se tratan 100[m ], entonces:
= 6508 = 6.51 = 0.06508∗100∗ 1000 1 Como se ocupa NaOH con 90% de pureza se necesita:
= 6.50.1 9 = .
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