Control de circuitos de extracción por solventes: isotermas, coeficiente de distribución y calidad de la fase orgánica

Fundamento

El ensayo básico es la determinación de isotermas: se contactan en embudo de decantación la fase acuosa y la orgánica en distintas relaciones de volumen, se agita hasta el equilibrio, se separan las fases y se analizan las dos; con esos puntos se construyen las isotermas de extracción y de reextracción, sobre las que se traza el diagrama de etapas que define cuántos mezcladores y decantadores hacen falta y con qué relación de flujos. Del ensayo salen el coeficiente de distribución y la selectividad frente a las impurezas —hierro, manganeso, cloruro—, que es lo que determina la pureza del electrolito. La fase orgánica en servicio se controla por su concentración de extractante, determinada por la capacidad máxima de carga, por su contenido de degradados y por el tiempo de separación de fases, que se mide contactando y cronometrando la ruptura de la emulsión; su aumento anticipa problemas de arrastre y suele deberse a sólidos en suspensión o a la formación de borras. Se miden el arrastre de orgánico en acuoso y de acuoso en orgánico, que son pérdidas directas y una fuente de contaminación del cátodo, y se ensaya la regeneración de la fase orgánica con arcillas. El circuito completo se sigue con balances de metal y con el control del electrolito de avance.

Analito (qué se mide)

Cobre, uranio, litio y demás metales, más el extractante y sus degradados, en las fases acuosa y orgánica

Matriz (en qué muestra)

Soluciones ricas de lixiviación de cobre y de uranio; salmueras de litio; fases orgánicas en circulación en plantas de extracción; electrolitos de avance; muestras de plantas con problemas de arrastre

Equipamiento necesario¿Dónde lo compro?

Embudos de decantación y agitadores de laboratorio con control de velocidad y tiempo; equipo de determinación de tiempo de separación de fases; espectrómetro de plasma y absorción atómica; cromatógrafo para extractante y degradados; equipo de análisis de carbono orgánico total para arrastre; centrífuga.

Reactivos¿Dónde lo compro?

Extractantes y diluyentes de referencia; patrones de los metales; ácidos y soluciones sintéticas de proceso; arcillas de regeneración.

Material de laboratorio¿Dónde lo compro?

Embudos y probetas; frascos de muestreo de ambas fases; portamuestras; planillas de isoterma.

Consumibles¿Dónde lo compro?

Reactivos y patrones; muestras de orgánico y de acuoso; arcillas.

Unidad

kg/kg · isotermas de extracción y de reextracción · coeficiente de distribución y selectividad frente a impurezas · capacidad máxima de carga del orgánico (g/L) · tiempo de separación de fases (s) · arrastre de orgánico en acuoso (mg/L) y de acuoso en orgánico (%) · concentración de degradados

Rango de referencia

El tiempo de separación de fases es el indicador operativo más útil del estado del circuito: en una planta sana se mide en decenas de segundos, y su crecimiento sostenido anticipa problemas de arrastre y de borras mucho antes de que aparezcan en la calidad del cátodo

Norma que lo exige

Los requisitos de los estudios de factibilidad y de ingeniería de las plantas hidrometalúrgicas; las especificaciones de calidad del cátodo, que dependen directamente del arrastre y de la selectividad del circuito; las normas ambientales sobre manejo y disposición de fases orgánicas y de borras, que son residuos peligrosos; las normas de higiene y seguridad para el manejo de diluyentes inflamables

Norma que describe la técnica

Los manuales de hidrometalurgia sobre extracción por solventes, con la construcción de isotermas y el diseño de etapas; las guías de los proveedores de extractantes sobre control de la fase orgánica en operación; los métodos normalizados de determinación de metales en soluciones de proceso; los procedimientos de la planta

Edición y vigencia de la norma

Manuales de hidrometalurgia y guías de proveedores de extractantes vigentes

Volumen de muestra

Destructivo. Cientos de mililitros de cada fase por serie de ensayos

Conservación y transporte

Las muestras de fase orgánica se toman del circuito en operación y se dejan decantar por completo antes de fraccionar, porque una muestra con acuoso arrastrado da concentraciones de extractante y de metal equivocadas. Los ensayos de isoterma se hacen a la temperatura del circuito, dado que el equilibrio depende de ella. El material de vidrio se reserva para este uso, ya que el extractante impregna las superficies y contamina otros ensayos. Los residuos orgánicos se gestionan como residuo peligroso.

Límite de detección típico

El arrastre de orgánico se determina en el orden de miligramos por litro por carbono orgánico total

Incertidumbre típica

Del orden del 5 % en los coeficientes de distribución; el tiempo de separación de fases tiene alta variabilidad y se informa como promedio de varias determinaciones

Área

Geología y minería; Química analítica; Ingeniería

Fecha de última actualización: 10/9/2026