Extracción con Disolventes en la Separación y Recuperación de Metales

2009
ANTONIO ROS MORENO
EXTRACCIÓN CON DISOLVENTES EN
LA SEPARACIÓN Y RECUPERACIÓN
DE METALES

EXTRACCIÓN CON DISOLVENTES
2
“SI NO SE CULTIVA, ENTONCES
HAY QUE EXTRAERLO DE UNA
MINA”

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INDICE:
1.- INTRODUCCIÓN
2.- LA OBTENCIÓN DE METALES A PARTIR DE MINERALES
2.1.- Esquema general
2.2.- Pureza de los productos o metales obtenidos
2.3.- Hidrometalurgia
3.- LA EXTRACCIÓN CON DISOLVENTES
3.1.- Generalidades
3.2.- Terminología
3.3.- Evolución histórica de la extracción con disolventes orgánicos
3.4.- Proceso
4.- DESARROLLO TEÓRICO DEL PROCESO
4.1.- Mecanismo químico del proceso
4.2.- Transferencia de materia
4.2.1.- Leyes de la difusión molecular: Leyes de Fick
4.2.2.- Teoría de la doble película de la transferencia de materia
4.3.- Cinética de la extracción
4.4.- Mecanismos de reextracción

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5.- FORMA DE ABORDAR UN PROBLEMA DE EXTRACCIÓN
5.1.- Naturaleza del medio acuoso
5.2.- Elección del agente de extracción. Propiedades
5.2.1.- Solubilidad
5.2.2.- Estabilidad química y degradación
5.2.3.- Capacidad de carga y viscosidad
5.2.4.- Toxicidad e inflamabilidad
5.2.5.- Precio de costo
5.3.- Diluyentes
5.3.1.- Clasificación de los disolventes
5.3.2.- Fenómeno de la tercera fase. Forma de evitarlo
5.4.- Modificadores
5.5.- Fenómeno del sinergismo
5.6.- Ensayos
5.6.1.- Ensayos discontinuos
5.6.2.- Ensayos continuos
5.6.3.- Ensayos en planta piloto semiindustrial
5.7.- Elección y diseño del equipo
6.- ASPECTOS ECONÓMICOS DE LA EXTRACCIÓN
6.1.- Introducción
6.2.- Factores que afectan al costo de capital
6.3.- Factores que afectan a los costos de operación

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6.4.- Comparación de costos de varios sistemas
6.5.- Optimización de procesos de extracción con disolventes
7.- APLICACIÓN DE LA EXTRACCIÓN CON DISOLVENTES
7.1.- Aplicación a la separación y recuperación de metales
7.2.- Aplicación a la recuperación y purificación del cobre
7.2.1.- Aplicaciones industriales
BIBLIOGRAFÍA.

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1. INTRODUCCIÓN
Dentro del presente curso se pretende exponer de una manera teórica y práctica
la aplicación de una tecnología concreta -La extracción con disolventes- a un campo
concreto -La Metalurgia- o, más exactamente, -La Hidrometalurgia-.
Los avances realizados en esta tecnología y sus enormes posibilidades presentes
y futuras permiten apreciar su aplicación en la metalurgia extractiva de diversos meta-
les, no solo de los considerados raros, sino también de los corrientes (Th, V, Mo, Ni,
Co, Cs, Be, Rc, Cu, Zn, etc.).
La extracción con disolventes se emplea con tres fines fundamentales: de con-
centrar, purificar y separar sus elementos o metales disueltos. Normalmente estas mi-
siones van acopladas, pero el predominio de cada una hace que la extracción con disol-
ventes tenga una función específica y que se intercale en distinto ‹‹sitio›› de un proceso
metalúrgico.
Por ejemplo, cuando predomina la misión de concentrar, su aplicación está ínti-
mamente ligada con la recuperación de cationes de menas pobres. Como el metal tiene
que estar disuelto, esta misión sólo se puede aplicar a metales solubilizados, metales
caros, o a otros acompañantes de metales caros.
Con fines de purificación se emplea en aquellos casos en que el precio de un me-
tal crece marcadamente con la pureza, de forma que puede ser rentable una etapa de
purificación por extracción con disolventes. La aplicación más inmediata está relacio-
nada con los materiales nucleares.
Con fines de separación puede ser rentable el empleo de esta técnica en el aisla-
miento de elementos de menas en que de todos los metales algunos son valiosos, y en
este sentido es de prever su futuro uso en el tratamiento de minerales complejos. Esta
aplicación se extiende a la recuperación de chatarras de materiales o aceros especiales.
La extracción con disolventes es actualmente una herramienta o técnica, en al-
gunos casos no suficientemente barata, que se incorpora a la metalurgia. Para que esto
ocurra han existido diversos impulsos, de los que los fundamentales son: las necesida-
des de alta pureza (impulso nuclear), desarrollo de las técnicas hidrometalúrgicas y ne-
cesidad de tratar menas más complejas y menos ricas.
Como consecuencia de todo esto, existe un desarrollo creciente en la obtención
de nuevos agentes de extracción, baratos, selectivos y específicos, y en la aplicación
industrial de esta técnica, con relación a la construcción y extrapolación del equipo.
En este curso se presentan las bases que hay que considerar al enfrentarse con un
posible problema de aplicación de la extracción a la separación o recuperación de un
metal en función de la naturaleza del líquido a tratar (líquidos de lixiviación, aguas de

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mina, escombreras, etc.), la elección del reactivo orgánico, medio diluyente, aportación
de agentes modificadores, acondicionamiento del medio acuoso, posibles interferencias
y su eliminación, agentes de lavado y de reextracción, destino del producto final, trabajo
experimental o de ensayo y su interpretación, criterios para el diseño o elección del
equipo, controles fundamentales y discusión económica.

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2. LA OBTENCIÓN DE METALES A PARTIR DE MINERALES
2.1. Esquema general
La mayor fuente de los metales está constituida por los minerales que se presen-
tan en los yacimientos, aunque junto a ellos hay que considerar el reciclado de los mis-
mos en forma de chatarra que aportan una cantidad considerable de productos.
La concentración en metal de una mena varía mucho según de qué metal se trate
y se puede citar como caso extremo, los minerales de hierro con el 60 % p. ej. de Fe y
los de oro con 3-5 g Au/t. La forma como se presenta el metal es variable desde el esta-
do elemental a compuestos complejos en que intervienen varios metales en la misma
fórmula.
Las etapas en la obtención del metal a partir de la zafra se indican simplificadas
en la figura 1. Hay en primer lugar las etapas de trituración o liberación de los compo-
nentes valiosos y la ganga, una segunda fase es la de enriquecimiento o concentración
física hasta lograr un producto comercial. Este producto puede seguir varios caminos:
electrometalurgia, pirometalurgia, o hidrometalurgia.
2.2. Pureza de los productos o metales obtenidos
Las propiedades físicas (conductividad eléctrica, ductibilidad, maleabilidad, fun-
ción, etc.) de los metales dependen mucho de las impurezas (As, Sb, Bi, S, P, Cd, Pb,
Fe) en cantidades mínimas. Debido a esto la mayoría de los metales corrientes se obtie-
nen con purezas superiores al 99,9 % (p. ej. 99,99 % el cinc, 99,98 % para el plomo,
99,8 % para el cobre). Si en lugar de usar el metal se usan sus óxidos o sales se presen-
tan situaciones análogas pues la calidad del producto puede venir muy afectada por las
microcantidades de elementos extraños, p. ej. en los pigmentos para pinturas. Un caso
extremo es el uso de los metales de interés nuclear en que sus especificaciones admiten
algunas unidades o decenas de partes por millón de impurezas en el producto acabado.
Para la mayoría de los metales la purificación se logra por procesos de refino en
seco o más corrientemente con la introducción de un paso de electrolisis, para purifica-
ción del metal introducido como ánodo, o por deposición del metal a partir de una solu-
ción pura. Este líquido se ha purificado de todos los elementos de interferencia, recu-
rriendo a su precipitación en la mayoría de los casos, y modernamente se empieza a
utilizar la extracción con disolventes que tan buenos resultados dio en la obtención del
uranio de pureza nuclear.

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Zafra
Estéril
Tostación
Fusión
Liberación
Enriquecimiento
Eliminación
HidrometalurgiaElectrometalurgia
METAL
Fig. 1.- Etapas fundamentales en un proceso de metalurgia extractiva de minerales
Eliminación Metal bruto Purificación de soluciones
Destilación Precipitación QuímicaRefino
Deposición electrolítica Lixiviación
Térmicas
Escoria
Reducción
Concentrado
Pirometalurgia
Refino electrolítico

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2.3. Hidrometalurgia
Dado que la extracción con disolventes es un proceso por vía húmeda, interesa
dedicar una atención especial a la hidrometalurgia. En esta rama, la obtención del metal
o de su producto base se hace por vía húmeda en una sucesión de pasos de: lixiviación o
solubilización del metal en cuestión, separación de los líquidos fértiles y los sólidos
agotados, y recuperación de metal a partir de los líquidos.
La lixiviación se realiza por medio de ácidos o bases según el proceso o metal en
consideración. En los procesos ácidos, el más utilizado es el ácido es el ácido sulfúrico
por su precio y disponibilidad, también se hace, a veces, uso de la oxidación de bacte-
rias de los sulfuros que puedan existir en el mineral. El líquido resultante de la lixivia-
ción contiene muchas impurezas, pues en la mayoría de los casos el proceso no es selec-
tivo, además están los sólidos residuales del ataque. En gran parte de los casos se realiza
una separación de estos sólidos y líquidos antes de pasar a recuperar el metal, para ello
se hacen filtraciones y/o decantaciones con un líquido de lavado del sólido residual.
La concentración en metal del líquido fértil depende de la ley del producto de
alimentación y puede variar desde más de 100 g/l p. ej. para cinc a varios mg/l como en
el caso corriente en el oro o en el uranio. Los líquidos concentrados (Zn, Cu p. ej.) pue-
den pasar a un proceso de deposición electrolítica después de una purificación conve-
niente de las impurezas por reducción con metales más electromagnéticos o por precipi-
tación con reactivos químicos. Con líquidos de concentración intermedia (p. ej. aguas de
escombreras de cobre) se recurre a una precipitación química para tener un producto
comercial.
Por último, los líquidos muy diluidos se tratan con un paso previo de concentra-
ción ya sea por reducción o precipitación del metal junto con un portador; se recurre a la
adsorción en carbón activo, en resinas de cambio de ión, o a la extracción con disolven-
tes. En estos últimos procesos se obtiene una solución concentrada y relativamente puri-
ficada de la que se precipita el metal o un compuesto de ley elevada.
Los procesos hidrometalúrgicos se han aplicado fundamentalmente a minerales o
concentrados de oro, cinc, cobre, uranio, níquel, cobalto, vanadio, cromo, wolframio,
aluminio, pero modernamente están tomando cada vez más incremento porque por una
parte permite el aprovechamiento de minerales marginales, suministran productos de
pureza elevada para la obtención del metal, óxidos o sales, y permiten una mejor recu-
peración de los subproductos.

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3. LA EXTRACCIÓN CON DISOLVENTES
3.1. Generalidades
La técnica de extracción por disolventes es una operación básica conocida desde
antiguo en la ingeniería química y cuya aplicación está ampliamente desarrollada en la
industria del petróleo, en la industria farmacéutica y en la industria orgánica en general.
En el campo de la química inorgánica, la extracción líquido-líquido se ha desarrollado
mucho en la química analítica y en la tecnología de los materiales nucleares. Su teoría y
tecnología está muy desarrollada, aunque su uso en metalurgia extractiva es relativa-
mente reciente y su extensión a los metales corrientes está todavía en curso de realiza-
ción.
En el campo de la Hidrometalurgia, el término “extracción con disolventes” se
refiere a los procesos en los que una solución acuosa que contiene varios iones metáli-
cos se pone en contacto en contra-corriente con una solución orgánica inmiscible con la
fase acuosa. La fase orgánica contiene un reactivo que es capaz de extraer, al menos, un
metal de la fase acuosa, que es transferido a la fase orgánica; de esta manera se consigue
pasar al menos una especie metálica disuelta en la fase acuosa a la fase orgánica, cono-
cida como disolvente, con objeto de separarla/s de los otros metales de la solución acuo-
sa.
Este proceso es reversible, quiere decirse con ello que, dependiendo de las con-
diciones de la operación, el metal o metales “extraídos” presentes en la fase orgánica
puede ser “re-extraídos” y pasar a la fase acuosa, regenerándose al mismo tiempo el
disolvente. La “extracción” o la “re-extracción” se producen por la dispersión de una
fase en la otra en forma de pequeñas gotitas que favorece la transferencia de materia y
se realiza por medio de la agitación mecánica. Por medio de este proceso de “extrac-
ción” y “re-extracción” se consigue purificar las soluciones lixiviantes, pasando de una
solución acuosa normalmente diluida y que contiene varios iones metálicos a una solu-
ción acuosa normalmente concentrada y conteniendo un solo ion metálico.
3.2. Terminología
Para una mejor comprensión del tema a tratar, intentaremos definir con el rigor
adecuado y de forma precisa la principal terminología a emplear en este campo.
- Coeficiente de distribución
Se define como la relación de la concentración del metal en la fase orgánica y la
fase acuosa después de realizado el contacto entre las fases señaladas bajo unas condi-
ciones específicas.

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Coeficiente de distribución (D) =
𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖 ó𝑛 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙 𝑒𝑛 𝑓𝑎𝑠𝑒 𝑜𝑟𝑔 .
Concentr .total del metal en fase acuosa
- Coeficiente de re-extracción
Se define como la relación de la concentración del metal en la fase acuosa y la
fase orgánica después de realizado el contacto entre las dos fases señaladas en la etapa
de re-extracción.
Coeficiente de re-extracción (S) =
𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟 . 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙 𝑒𝑛 𝑓𝑎𝑠𝑒 𝑎𝑐𝑢𝑜𝑠𝑎
Concentr .total del metal en fase org ánica
- Extracción en %
Se puede hablar de un coeficiente de extracción o distribución (D), para expresar
las concentraciones de metal en las fases, o presentarlas bajo el % extraído, que deno-
minaremos E%, para lo cual se ha de tener en cuenta la relación de volúmenes entre las
fases.
Siendo:
- A: volumen de acuosa.
- O: volumen de orgánica.
- Morg: concentración de metal en fase orgánica.
- Maq: concentración de metal en fase acuosa.
podemos decir que:
𝐷 =
𝑀𝑜𝑟𝑔
𝑀𝑎𝑞
𝐸% =
𝐷
𝐷+
𝐴
𝑂
× 100

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- Contactor
Utilizaremos este calificativo para significar cualquier dispositivo capaz de, una
parte, dispersar una fase en la otra en forma de pequeñas gotitas para favorecer la trans-
ferencia de materia y, de otra, separar las dos soluciones inmiscibles.
- Proceso de extracción en corrientes paralelas
Se refieren a aquellos procesos dentro de la extracción con disolventes en los
cuales la fase orgánica y la fase acuosa fluyen en la misma dirección en el contactor.
- Proceso de extracción en contracorriente
Se refieren a aquellos procesos en los cuales la fase acuosa y la fase orgánica
fluyen dentro del contactor en direcciones opuestas.
- Curva de equilibrio de extracción
La curva de equilibrio se obtiene a partir de los datos de equilibrio para cada ca-
so, dependiendo de las condiciones de operación, y representa en ordenadas el valor de
la concentración del metal extraído en la fase orgánica en el equilibrio frente al valor de
la concentración del metal en la fase acuosa en abscisas.
- Diluyente
Es un hidrocarburo en otra sustancia orgánica en la que se disuelve el reactivo o
agente de extracción y el modificador para obtener el disolvente.
- Disolvente
Se denomina disolvente a la fase orgánica en la que está presente el agente de
extracción que se pone en contacto con la fase acuosa inmiscible con ella, con objeto de
separar, al menos, un metal existente en la fase acuosa de los otros metales.
- Etapa de extracción
Se refiere a un proceso unitario de contacto. Es decir, solamente existe un dispo-
sitivo para dispersión de las fases y una sola separación de las fases inmiscibles.
- Extracción con disolventes
Se define como la separación de uno o varios solutos de una mezcla mediante
transferencia de materia entre dos fases inmiscibles, una de las cuales es un líquido
orgánico.

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- Agente de extracción
Agente orgánico activo presente en el disolvente y que es el responsable de la
extracción de un soluto (metal) de la fase acuosa.
- Extracto
Se denomina extracto al disolvente cargado con el soluto o la especie metálica
extraída.
- Fase acuosa
Se denomina fase acuosa a la solución acuosa de alimentación (lixiviado) que
contiene la especie metálica o las especies metálicas a extraer.
- Factor de separación
Se define como la relación entre los coeficientes de distribución de dos metales.
- Lavado o “scrubbing”
Se conoce con esta denominación a la separación selectiva de cualquier soluto
contaminante del disolvente; una vez efectuada la extracción. Se realiza esta operación
con anterioridad a la re-extracción. También se conoce con este nombre la separación de
productos procedentes de la degradación del disolvente y los complejos metálicos no re-
extraíbles, realizándose esta operación con posterioridad a la re-extracción.
- Modificadores
Son sustancias que se añaden a la fase orgánica para evitar la formación de una
tercera fase, para facilitar la separación de las fases, o bien aumentar la solubilidad del
extractante o de sus sales durante las operaciones de extracción y re-extracción.
- Re-extracción
Se denomina así a la operación de separación del soluto contenido en la fase
orgánica cargada con el metal. El término de re-extracción selectiva se refiere a la sepa-
ración específica de un metal en particular de una fase orgánica que contiene varios me-
tales.
- Refinado
Se conoce como refinado a la fase acuosa una vez tratada y, como consecuencia,
que ya no contiene el soluto extraído.

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- Sinergismo
Efecto beneficioso y cooperativo que se produce cuando se emplea una mezcla
de dos o más extractantes en comparación con el efecto conseguido caso de emplear
cada extractante individualmente.
- Solución de re-extracción
Solución acuosa que se pone en contacto con el disolvente cargado del metal (a
veces lavado) para recuperar el metal extraído.
3.3. Evolución histórica de la extracción con disolventes orgánicos
Empezaremos por señalar que, a pesar de que el empleo de la extracción con di-
solventes a escala industrial es relativamente reciente, su utilización es frecuente en el
campo de la química analítica desde hace más de un siglo. Así, en 1842, Péligot publi-
caba sus primeros trabajos a escala de laboratorio relativos a la extracción de nitrato de
uranio con dietil éter. Sin embargo, el empleo de la técnica de extracción con disolven-
tes a escala industrial no se produjo hasta la Segunda Guerra Mundial con el desarrollo
de la industria nuclear.
Señalaremos brevemente y cronológicamente una serie de hitos que pueden en-
marcar el desarrollo de la extracción con disolventes desde sus comienzos a escala in-
dustrial:
1942 – Cien años después de que Péligot realizara sus ensayos, comienza a ope-
rar en Mallinckrodt Chemical Works una planta en discontinuo para la extracción del
nitrato de uranio utilizando dietil éter.
1946 – Se pone en marcha la primera planta en continuo para extraer el nitrato
de uranio con dietil éter.
1951 – Se pone en marcha por U.S.B.M. un nuevo proceso industrial para la se-
paración del Hf y Zr utilizando metil isobutil cetona (MIBK).
1953 – Las plantas de obtención de uranio tanto en Estados Unidos como en In-
glaterra empiezan a utilizar TBP (tributilfosfato) en sustitución del dietil éter.
1956 – Se empieza a utilizar MIBK para la separación del Ta y Nb.
1966 – Hasta esta fecha, la utilización de la técnica de extracción con disolven-
tes estaba reducida a la Metalurgia de los metales caros, principalmente aquellos que
eran necesarios para el desarrollo de los programas nucleares. Sin embargo, en esta fe-

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cha se pone en marcha por la Compañía Ranchers Corporation, en Arizona-USA, una
nueva planta de extracción con disolventes (concretamente utilizando LIX64N) para
extraer cobre de la soluciones poco concentradas.
1970 – Se construye para Nchanga Consolidated Mines (Zambia), una nueva
planta que conlleva extracción con disolventes y electrolisis para producir de 200.000 a
275.000 Kg/día de cobre electrolítico. La planta comenzó a operar en 1974.
1971 – Dos empresas europeas deciden utilizar una amina terciaria para separar
el Ni del Co de una solución en medio cloruro.
1978 – Comienza a operar en Bilbao un proceso desarrollado enteramente en
España –Proceso Zincex- para recuperar el Zn contenido en las cenizas de piritas, utili-
zando tecnología de extracción con disolventes.
1987 – Se pone en marcha en Española del Zinc, S.A. un proceso de extracción
con disolventes desarrollado por la compañía para la recuperación de Zn de las aguas de
lavado de los fangos residuales de jarosita.
2009 – Española del Zinc, S.A. se plantea un proceso para la producción de Zn
electrolítico mediante extracción con disolventes a partir de óxidos de acería, desarro-
llado en base a su experiencia e investigación en dicho campo tecnológico.
En la actualidad se está realizando una amplia investigación de base dirigida
fundamentalmente al:
 Desarrollo de nuevos equipos.
 Desarrollo de nuevos reactivos.
 Desarrollo de nuevos procesos.
ya que, aunque es una técnica sencilla, el coste operativo de una planta para la recupera-
ción de metales por el método de la extracción por disolventes es más elevado que el de
una planta convencional.
Por tanto, lo que se busca es abaratar de un lado los equipos, y de otro los reacti-
vos.
Por otro lado, la complejidad de las técnicas clásicas integradas, unidas a los
crecientes problemas medioambientales a que dan lugar, hace atractivo el ir a procesos
integrados de éste tipo.
Es también, en el posible aprovechamiento de menas pobres o de difícil trata-
miento, donde éstas técnicas son atractivas.

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Por estas razones se está realizando una intensa labor de desarrollo en el campo
de nuevos procesos, siendo un cierto número de estos procesos ya una realidad indus-
trial, estando otros a nivel de planta piloto.
Siguiendo ésta técnica se han desarrollado en España, en la últimas décadas, una
serie de procesos de entre los que podemos citar el COMPREX, MINEMET (para sulfu-
ros complejos), CUPREX (para minerales de Cobre), ZINCEX y EXCINREX (para el
tratamiento de residuos con contenidos en Zinc), o el ZINCEXTM, RECOX (para el
aprovechamiento de óxidos de acería) y el EXCINOX para la recuperación de Zinc a
partir de disoluciones impuras que lo contengan y/u óxidos de acería.
3.4. Proceso
Un proceso de extracción con disolventes tiene el esquema general que se indica
en la figura 2, en el que hay que señalar las dos etapas fundamentales de extracción y
reextracción, además de otras accesorias que se discuten luego.
En la de extracción se pone en contacto íntimo un líquido acuoso, resultante de
la lixiviación y que tiene el elemento o elementos en cuya recuperación o separación
estamos interesados y un líquido orgánico que generalmente tiene disuelto un reactivo
orgánico adecuado. La fase orgánica se elige de forma que prácticamente sea insoluble
en la acuosa con lo que se mejora la economía y se simplifica el sistema. Siendo el fin
primordial en esta etapa el de alcanzar el equilibrio de distribución entre ambas fases de
la especie a extraer.
El componente (p. ej. ión metálico) que nos interesa se distribuye entre las fases
según un coeficiente de distribución (D = CO/CA), que es la relación de concentraciones
en ambos líquidos. La mayoría de los iones presentes en la solución acuosa se suelen
quedar en ella sin pasar a la fase orgánica, con lo que se logra una purificación. Sin em-
bargo también puede ocurrir que otro componente pase a la fase orgánica con su propio
coeficiente de distribución, la posibilidad de separación de estos dos metales se mide
por el factor de separación o relación entre los dos coeficientes en el equilibrio, de ma-
nera que si esta relación es inferior a 2 es difícil que se pueda lograr la separación ade-
cuada.
En un solo contacto entre las dos fases se puede alcanzar el equilibrio dado por
el coeficiente de distribución, pero en la mayoría de los casos no se llega a una recupe-
ración completa del ión metálico en la fase orgánica. Se tiene que realizar una operación
en contracorriente en la que el líquido orgánico se va cargando hasta saturación y la
solución acuosa se va agotando. Una forma de realizar la operación es mediante mez-
cladores-sedimentadores, que constan de una cámara de mezcla en la que se logra la
transferencia de materia entre las dos fases por una dispersión adecuada para tener una

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Disolución Disolución
Fuerte Agotada
Disolución
de lavado
METAL
Fig. 2.- Diagrama general de los sistemas de extracción
Precipitación del
Metal
Acondicionamiento
de orgánica
Fase
orgánica
cargada
Fase
orgánica
cargada y
lavada
Reactivo
de
acondicionamiento
Disolución de
reextracción
Fase
orgánica
agotada
REEXTRACCIÓN
Líquido de
regeneración
a tratamiento
o recuperación
EXTRACCIÓN
Lavado

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gran superficie de interfase, y un segundo recipiente en que esa dispersión se rompe y se
separan las dos fases, orgánica y acuosa, que van respectivamente al piso anterior y si-
guiente en el circuito. De la facilidad de separación de las dos fases depende la naturale-
za (acuosa u orgánica) de medio continuo en el mezclador. En la mayoría de los casos la
operación se facilita si la fase continúa es orgánica y por ello se tiene que recurrir mu-
chas veces a reciclar solución orgánica del sedimentador a su propio mezclador, pues la
relación orgánica/acuosa (O/A) en la alimentación no es lo suficientemente alta para dar
esa continuidad.
Una vez se encuentra el metal en la fase orgánica será preciso recuperarlo para
darle validez económica al proceso. Desgraciadamente, el estado actual de la técnica no
permite realizar ésta operación directamente sobre la fase orgánica, por lo que se deberá
pasar a una nueva fase acuosa. Esto se realiza en la etapa de reextracción, que estará
sujeta a las mismas restricciones que la extracción.
La operación de reextracción es la inversa de la extracción y en ella al poner en
contacto las fases orgánica y acuosa pasa el metal a esta última. El sistema acuoso se
elige de modo que en esta operación se logren líquidos muy concentrados. El equipo es
semejante al de extracción, con varios pisos normalmente. En ocasiones cuando se tie-
nen relaciones O/A altas puede ser necesario realizar un reciclado de la fase orgánica.
La fase orgánica agotada en el elemento metálico se emplea de nuevo en extracción.
Las dos operaciones extracción y reextracción se presentan siempre en todos los
procesos. En algunos casos es necesario introducir un paso de lavado de la fase orgánica
para eliminar impurezas. Esta etapa se sitúa entre las dos operaciones anteriores. Otras
veces la fase orgánica agotada no se puede reciclar directamente a extracción y hay que
someterla a un proceso de acondicionamiento, bien por haber perdido sus propiedades
de extracción o selectividad o bien por los productos de degradación.
Comparando con las operaciones de precipitación, cristalización o cambio de
ión, Fletcher (Institution Mining Metallurgy, 15-33 - 1957) le atribuye las ventajas de
que es adecuada para el trabajo en marcha continua, es capaz de producir productos
muy puros en relativamente pocas etapas, es de control fácil y para un mismo tamaño de
equipo tiene una capacidad más alta. Frente a ello cita los inconvenientes de que se ne-
cesita mucho más estudio preliminar de laboratorio, es preciso el trabajo en planta pilo-
to, y que hay que experimentar sobre modelo de equipo el sistema en estudio; además la
presencia de disolventes orgánicos puede introducir riesgos de incendio y otros.
Sin embargo se puede considerar que la limitación de un mayor empleo de la ex-
tracción en la hidrometalurgia se debe a consideraciones económicas, al comparar fun-
damentalmente el valor del metal con los costes de reactivos orgánicos o de preparación
de la fase acuosa. A medida que se logren reactivos más específicos y baratos se irán
extendiendo las aplicaciones.

20
4. DESARROLLO TEÓRICO DEL PROCESO
Como en todo proceso industrial, tendremos que tener en cuenta los mecanismos
químicos y físicos por los que transcurre y la cinética de estos mecanismos.
4.1. Mecanismo químico del proceso
En un proceso de extracción, el reactivo que en realidad realiza dicha operación
es el denominado agente de extracción o “extractante”. Generalmente, son compuestos
orgánicos de peso molecular intermedio, de tipo neutro, básico o ácido, y que van a ac-
tuar según uno de los siguientes mecanismos:
1. – Distribución molecular simple
Supone el paso de moléculas de una fase a otra sin implicar interacción química
alguna entre soluto y disolvente. El valor del coeficiente de distribución es pequeño, por
lo que su aplicación hidrometalúrgica es de poca importancia.
2. – Extracción por formación de compuestos
Supone el paso de uno o varios iones metálicos de una fase a otra con interac-
ción de tipo químico, formándose un enlace entre el extractante y el ión extraído. Dentro
de éstos podemos señalar dos casos:
a. Reactivos ácidos o catiónicos.
La reacción se lleva a cabo mediante el intercambio del protón del agente de ex-
tracción presente en la fase orgánica y el ión de la fase acuosa, según la siguiente reac-
ción:
n (RH) + Mn+ (RnM) + nH+
donde la fase orgánica se especifica mediante paréntesis.

21
b. Reactivos formadores de quelatos.
El agente de extracción tiene una molécula que es capaz de formar quelatos o
iones complejos con el catión metálico a extraer, siendo éste la especie extraída.
Generalmente, los reactivos utilizados contienen un grupo hidroxioxima (-OH,
hidroxi; =N-OH, oxima), efectuándose la extracción del metal con un enlace a través del
grupo hidroxi-, y liberando H+
. Su mecanismo de actuación puede expresarse de la for-
ma:
El coeficiente de distribución del ión metálico vendrá expresado según la con-
centración del metal, y será:
𝐷 =
[𝑅 𝑛 𝑀]
[𝑀 𝑛+]
y la constante de equilibrio de las reacciones para los reactivos catiónicos y formadores
de quelatos valdrá:
𝐾𝑥 =
[𝐻+
] 𝑛
[𝑅 𝑛 𝑀]
𝑀 𝑛+ [𝑅 𝑛 𝐻] 𝑛
H
І
― C C ―
ІІ І
OH NOH N O
І ІІ
― C ― C ― + M2+
OH M OH + 2H+
І
H O N
І І
― C C ―
І
H
―
―

22
Si suponemos que no existen otras que no existen otras especies del ión metálico
aparte de las indicadas, y sustituimos el valor del coeficiente de distribución en la
fórmula anterior, tendremos:
𝐾𝑥 =
[𝐻+
] 𝑛
𝐷
[𝑅 𝑛 𝐻] 𝑛
despejando D y aplicando logaritmos, tenemos:
𝑙𝑜𝑔 𝐷 = 𝑙𝑜𝑔𝐾𝑥 + 𝑛 𝑙𝑜𝑔 𝑅 𝑛 𝐻 + 𝑛 𝑝𝐻
Según vemos en la ecuación, podemos decir que el coeficiente de distribución
está controlado por el pH de las fase acuosa y por la concentración del agente extractan-
te en la fase orgánica, siendo la dependencia logarítmica proporcional a la valencia del
ión metálico. En la figura 3, podemos ver la influencia del pH con el log. del coeficiente
de distribución.
Fig. 3.- Influencia del pH con el log. del coeficiente de distribución

23
3. – Extracción por solvatación (Extractantes neutros)
La extracción se produce por solvatación del ión metálico por parte del agente de
extracción, realizándose la extracción simultánea del anión y el catión. Su mecanismo lo
podemos expresar según:
𝑀 𝐴 (𝐻2 𝑂) 𝑚 + 𝑛 𝑅 [𝑀 𝐴 (𝐻2 𝑂) 𝑚−𝑛 ] + 𝑛 𝐻2 𝑂
Si generalizamos, la reacción queda:
𝑀 𝐴 𝑛 + 𝑝 𝑅 (𝑀 𝐴 𝑛 𝑅 𝑝)
siendo su constante de equilibrio:
𝐾𝑥 =
[(𝑀𝐴 𝑛 𝑅 𝑝)]
𝑀𝐴 𝑛 [(𝑅)] 𝑛
El ión metálico puede formar en la fase acuosa con el ligado A- una serie de
complejos, de tal manera que en dicha fase existirán iones del tipo Mn+
, M A(n-1)+
, M
A2
(n-2)+
, M Am
(n-m)+
, formados de acuerdo con la siguiente reacción:
𝑀 𝑛+
+ 𝐴−
𝑀 𝐴 𝑛−1 +
siendo la constante de equilibrio:
𝐾1 =
[𝑀𝐴 𝑛−1 +
]
𝑀 𝑛+ [𝐴−]

24
𝑀𝐴 𝑛−1 +
+ 𝐴−
𝑀 𝐴2
𝑛−2 +
𝐾2 =
[𝑀𝐴2
𝑛−2 +
]
𝑀𝐴(𝑛−1)+ [𝐴−]
𝑀𝐴 𝑚−1
𝑛−𝑚+1 +
+ 𝐴−
𝑀 𝐴 𝑚
𝑛−𝑚 +
𝐾 𝑚 =
[𝑀𝐴 𝑚
𝑛−𝑚 +
]
𝑀𝐴 𝑚−1
𝑛−𝑚+1 +
[𝐴−]
siendo “m” el número máximo de ligados que forman complejos con M (número de
coordinación).
En general, para la formación del complejo MAi
n−i +
, según la reacción siguien-
te:
𝑀 𝑛+
+ 𝑖𝐴−
𝑀 𝐴𝑖
𝑛−𝑖 +

25
la constante de equilibrio será:
𝛽𝑖 =
[𝑀𝐴𝑖
𝑛−𝑖 +
]
𝑀 𝑛+ [𝐴−]𝑖
de donde
𝛽𝑖 = 𝐾1 + 𝐾2 + … … + 𝐾 𝑚
La concentración del metal en la fase acuosa será:
𝑀 𝑇 = 𝑀 𝑛+
+ 𝑀𝐴 𝑛−1 +
+ … … + 𝑀𝐴𝑖
𝑛−𝑖 +
+ … …
+ 𝑀𝐴 𝑚
𝑛−𝑚 +
= 𝑀 𝑛+
𝛽𝑖[𝐴−
]𝑖
𝑚
𝑖=0
De acuerdo con estos equilibrios reseñados, el coeficiente de distribución valdrá:
𝐷 =
[ 𝑀𝐴 𝑛 𝑅 𝑝 ]
𝑀 𝑛+
𝛽𝑖[𝐴−
]
𝑖𝑛
𝑖=0
como la constante de equilibrio para reacción tiene el siguiente valor:
𝐾𝑥 =
𝑀𝐴 𝑛 [(𝑅)]
𝑝

26
al sustituir 𝑀𝐴 𝑛 𝑅 𝑝 por su valor en la ecuación del coeficiente de distribución, ten-
dremos:
𝐷 =
𝐾𝑥 𝑀𝐴 𝑛 [(𝑅)]
𝑝
𝑀 𝑛+
𝛽𝑖[𝐴−
]
𝑖𝑛
𝑖=0
Para el caso del ión complejo neutro 𝑀𝐴 𝑛 podemos escribir:
𝑀 𝑛+
+ 𝑛𝐴−
𝑀 𝐴 𝑛
de donde
𝛽𝑛 =
(𝑀𝐴 𝑛 )
𝑀 𝑛+ (𝐴−) 𝑛
De modo que la ecuación del coeficiente de distribución puede expresarse de la
siguiente forma:
𝐷 =
𝐾𝑥 𝛽𝑛 (𝐴−
)
𝑛
[(𝑅)]
𝑝
𝛽𝑖[𝐴−
]
𝑖𝑛
𝑖=0
Si hacemos
𝑎 𝑛 =
𝛽𝑛 (𝐴−
)
𝑛
𝛽𝑖[𝐴−
]
𝑖𝑛
𝑖=0

27
tendremos que el valor del coeficiente de distribución será:
𝐷 = 𝐾𝑥 𝑎 𝑛 [ 𝑅 ] 𝑝
Según dicha expresión, el coeficiente de distribución es directamente proporcio-
nal a la potencia “p” de la concentración del reactivo extractante en la fase orgánica,
dependiendo también de la proporción de metal presente en la fase acuosa como “com-
plejo neutro” (an), la cual es, a su vez, función de la concentración del ligando en la fase
acuosa.
En realidad, el mecanismo no es tan simple como lo expuesto anteriormente, ya
que, pueden existir en la fase acuosa reacciones de hidratación que hacen posible la co-
extracción de la moléculas hidratadas. Del mismo modo, y a pesar de lo que pueda de-
ducirse de la ecuación 𝐷 =
𝑀 𝑛+
𝛽𝑖[𝐴−
]
𝑖𝑛
𝑖=0
, el pH de la fase acuosa juega un papel
determinante en el sistema, ya que, a pH elevado puede producirse la hidrólisis del me-
tal, mientras que a pH bajo puede producirse la extracción conjunta del ácido `presente
y de la sal metálica.
4. – Extracción por formación de pares iónicos (Agentes de extracción
básicos o de intercambio aniónico)
La extracción puede producirse por asociación iónica entre el complejo aniónico
presente en la fase acuosa y el compuesto orgánico o extractante. Estos agentes extrac-
tantes son normalmente sales ácidas de aminas primarias, secundarias o terciarias, que
se forman según la reacción:
𝑅 𝑛 𝑁𝐻3−𝑛 + 𝐻𝑋 (𝑅 𝑛 𝑁𝐻4−𝑛 𝑋−
)
Los metales a extraer se encuentran en la fase acuosa formando complejos de
carácter aniónico, siendo su reacción de formación la siguiente:

28
𝑀 𝑚+
+ 𝑛𝐴−
𝑀𝐴 𝑚
𝑛−𝑚 −
La extracción puede realizarse por dos mecanismos:
- Por intercambio de tipo aniónico. Este mecanismo se rige por la reacción:
𝑀𝐴 𝑛
(𝑛−𝑚)
+ 𝑛 − 𝑚 𝑅3 𝑁𝐻+
𝑋−
[(𝑅3 𝑁𝐻+
) 𝑛−𝑚 𝑀𝐴 𝑛 ) 𝑛−𝑚
+
(𝑛 − 𝑚)𝑋−
- Por adición y formación de una sal doble. Se rige por la reacción:
𝑀𝐴 𝑛 + 𝑝 𝑅3 𝑁𝐻+
𝐴−
[(𝑅3 𝑁𝐻+
) 𝑝 𝑀𝐴 𝑝+𝑛
−𝑝
]
En este segundo caso, al ser la ecuación de extracción muy similar a la que des-
cribe la extracción por solvatación, el valor del coeficiente de distribución vendrá dado
por la expresión:
𝐷 = 𝐾𝑥 𝑎 𝑛 [ 𝑅3 𝑁𝐻+
𝐴−
] 𝑝
por lo que las dependencias existentes serán las mismas que en la extracción por solva-
tación. Dicha ecuación del coeficiente de distribución presenta gran cantidad de limita-
ciones, por lo que no se puede considerar como general. En principio solo hace referen-
cia a un mecanismo de extracción, existiendo además una serie de factores que la limi-
tan y que hacen prácticamente imposible la obtención de una ecuación de equilibrio
general.
A la hora de realizar la extracción hemos de tener en cuenta una serie de factores
que influyen en el sistema. Estos son:

29
- La extracción debe realizarse en medio ácido debido a que el agente de ex-
tracción no es una amina sino su sal.
- La existencia de otros aniones en la fase acuosa, aún del propio acidificante,
que pueden ser extraídos por el agente extractor, disminuirá la cantidad de
sal ácida de amina disponible para extraer la especie de interés.
- Las características de la cadena carbonada de la amina afectan su capacidad
de extracción.
4.2. Transferencia de materia
Supongamos que tenemos un sistema formado por dos fases (F1 y F2). En la fase
F1 se ha formado la especie extraíble a una velocidad dada. Una parte esencial del pro-
ceso extractivo tiene lugar por transferencia de materia entre las dos fases, F1 y F2, hasta
que se establece un equilibrio dinámico. Desde el punto de vista del equilibrio se define
la transferencia de materia por medio del coeficiente de distribución, con el que se ob-
tiene el resultado final del reparto entre las fases.
Esta transferencia de materia se realiza a través de una interfase que la podemos
definir como una superficie irregular tridimensional.
Los mecanismos por los que transcurre la transferencia de materia son dos y tie-
nen lugar por difusión, definiéndose ésta como un fenómeno espontáneo de migración
de especies hasta que se consigue el ya mencionado equilibrio, que se logra al igualarse
los potenciales químicos en ambas fases.
El primero de estos mecanismos se produce por difusión molecular debida al
simple movimiento de las moléculas en un fluido. Aunque éste se mueve a muy alta
velocidad, la longitud de la trayectoria en el líquido es muy corta. La difusión molecular
puede aparecer por el gradiente de concentración, temperatura, presión, o un potencial
externo, así como por un campo eléctrico, pero solamente la diferencia de concentracio-
nes es la fuerza motriz que origina la transferencia de materia.
El segundo de los mecanismos está provocado artificialmente mediante agita-
ción, que da lugar a una difusión por turbulencia, siendo su magnitud mucho mayor que
la difusión molecular, y que aparece por movimientos desordenados de pequeñas por-
ciones de fluido. Este mecanismo es muy importante, ya que la extracción se efectúa en
un sistema heterogéneo, con lo que la velocidad de extracción del ión metálico depende
del área superficial de la fase dispersa, es decir, la emulsión de pequeñas gotas de la fase
F2 en el seno de la fase F1, con lo que se consigue una interacción constante que homo-

30
geneíza la composición con el tiempo, siendo la velocidad total de transferencia de ma-
teria la correspondiente a la superposición de ambos mecanismos.
La agitación influye variando el grado de dispersión y el tamaño de las gotas,
que son, como ya se ha dicho, las que determinan el valor del área de la interfase. Tam-
bién afecta a la turbulencia del sistema y a la magnitud de los coeficientes de transfe-
rencia. Sin embargo, en determinados casos, esta agitación puede influir negativamente
debido a la formación de emulsiones estables o pequeñas esferas de fase dispersa que
impidan que el agente de extracción que se encuentra en su interior alcance la superfi-
cie, con lo que obstaculiza la extracción del metal, produciéndose también pérdidas de
disolvente por arrastre en la fase continua. Para evitar este tipo de problemas se sigue el
criterio de A. I. Bellingham (1961), que indica que para el diseño del agitador se ha de
cumplir la siguiente expresión:
𝑁3
× 𝐷2
≤ 20
Siendo: N = revoluciones por segundo del agitador.
D = diámetro del agitador en pies.
La agitación es el factor que permite acelerar el transporte de materia, evitando
que la etapa sea lenta y produciendo los siguientes efectos que incrementan la velocidad
del proceso:
- Aumenta las difusiones de remolino.
- Acelera el movimiento relativo entre las fases, por lo que la interfase reduce
su espesor.
- Permite la existencia de las turbulencias interfasiales que minimizan las difi-
cultades de la difusión de la película.
La transferencia de materia, además de producirse de una forma física, también
da origen a nuevas especies químicas, que son las que realmente se extraen. Existe

31
además una cinética de ésta reacción química, que en unión del proceso definen la ciné-
tica de extracción. El proceso de extracción se verifica según las siguientes etapas:
- Difusión de las especies transferibles hacia la interfase en ambas fases.
- Reacción química entre las especies en la interfase.
- Difusión de las especies formadas hacia otras regiones más alejadas de la in-
terfase.
Estas etapas se verifican en un sentido u otro, hasta que se establece un equili-
brio dinámico.
Según exista solubilidad parcial de una especie en la otra fase o no, la reacción
química puede ser homogénea o heterogénea, según tenga lugar en la misma fase, o solo
en la superficie de contacto entre las fases o interfase. Si la reacción es instantánea tiene
lugar en la línea de contacto entre las especies reaccionantes (figura 4).
FIGURA 4

32
Normalmente, esta reacción no suele ser instantánea y necesita un tiempo de re-
acción con lo que tiene lugar en una zona de reacción química (figuras 5 y 6).
FIGURA 5
FIGURA 6

33
Podemos decir que el fenómeno de la difusión a través de la interfase está afec-
tado por los siguientes factores:
a. Características de la interfase.
- Espesor de la doble capa líquida.
- Área de la interfase.
- Irregularidades en la interfase.
b. Características del soluto transferido.
- Coeficiente de difusión del material transferido en ambas fases.
- Concentración del material transferido.
c. Características de las fases.
- Propiedades físicas de las fases, tales como viscosidad, temperatura, ten-
sión superficial.
- Tamaño de las moléculas de ambas fases en relación con el tamaño de las
moléculas transferidas.
- Volumen relativo de las fases.
En las siguientes figuras podemos ver:
- Figura 7: El incremento producido en el coeficiente de distribución en
función de la concentración de los iones metálicos de Níquel y Cobalto a
una temperatura constante de 55 ºC.

34
FIGURA 7
- Figura 8: El efecto que produce la temperatura sobre la extracción de io-
nes de Co2+
en disoluciones sulfato por sales Sodio de DEHPA.
FIGURA 8

35
4.2.1. Leyes de la difusión molecular: Leyes de Fick
- Primera ley de Fick.
Deducida por Fick en 1855, por analogía con la ley de Fourier sobre la conduc-
ción de calor, pero con la importante diferencia de que la transferencia de materia, con-
trariamente al calor, mantiene a todo el fluido en movimiento, excepto en circunstancias
especiales en las que los componentes se mueven por igual en todas direcciones.
Según Fick, la velocidad de transferencia de materia de un componente en una
mezcla de dos componentes 1 y 2, estará determinada por la velocidad de difusión del
componente 1 y el comportamiento del componente 2. La velocidad molar de transfe-
rencia del componente 1 por unidad de área debida al movimiento molecular viene dada
por:
𝐽1 = −𝐷1 2
𝑑𝐶1
𝑑 𝑧
siendo:
J1: velocidad molar de difusión por unidad de área.
D12: difusividad del componente 1 en el componente 2.
C1: concentración molar del componente 1.
Z: distancia en la dirección de la difusión.
De la misma manera, la velocidad de difusión en el componente 2 viene dada
por:
𝐽2 = −𝐷2 1
𝑑𝐶2
𝑑 𝑧

36
Si la presión total, y por tanto, la concentración molar total es constante, los
términos dC1/dz y dC2/dz, tienen que ser iguales y de signo contrario, por lo que los
componentes 1 y 2 se difunden en sentidos contrarios.
En muchos casos, el componente 2 no permanecerá estacionario ni difundirá con
una velocidad molar igual y de sentido contrario a la del componente 1, siendo el cálcu-
lo, en este caso, difícil.
En general, el flujo total N1 se diferencia del flujo difusional J1 a causa de la su-
perposición por convección del flujo, y por estar directamente relacionado con el mo-
vimiento de la estructura de referencia.
La elección de la estructura de referencia se hace en base a coordenadas estacio-
narias o en volumen medio, masa media o velocidad media.
Estas velocidades se definen como sigue:
vr = a1v1 + a2v2
en donde ai es la correspondiente función de desplazamiento, definida por los siguientes
caminos:
- Velocidad media de volumen ai = ci vi, donde ci es la concentración del
componente i en masa o unidades molares, y vi es el correspondiente volu-
men específico parcial o volumen molar parcial.
- Velocidad media de masa, ai = wi, función de masa.
- Velocidad media molar, ai = xi, fracción molar.
Las diversas velocidades de referencia son vectores cuantitativos que se diferen-
cian en dirección y magnitud en la mayoría de los casos.

37
El flujo dimensional Ji del componente i está relacionado con estas velocidades
por la expresión:
Ji = ci (vi - vr)
donde vi es su velocidad, relativa a las coordenadas estacionarias, y Ji y Ci, vienen ex-
presadas en unidades molares o de masa. La definición de flujo no es completa, a menos
que estén determinadas las unidades y la estructura de referencia. La estructura de refe-
rencia más comúnmente usada para cálculos difusionales, actualmente no considera los
caudales de volumen de líquido. Si se da por supuesto que la densidad de la masa para
sistemas líquidos es constante, entonces:
𝑣𝑖 =
𝜕𝑣
𝜕𝑚𝑖
𝑚 𝑖 ≠𝑗 =
1
𝜌
tal que el volumen especifico parcial sea igual a:
𝑐𝑖 𝑣𝑖 =
𝑐𝑖
𝜌
= 𝑤𝑖
Consecuentemente, la velocidad media de masa es igual a la velocidad media de
volumen, y se puede utilizar como base de referencia. Similarmente, la velocidad molar
media puede usarse si la densidad molar es constante.
En el caso unidimensional, los vectores cuantitativos de la ecuación Ji = ci (vi -
vr) pueden sustituirse por escalares. Si la combinamos con la ecuación
𝐽1 = −𝐷1 2
𝑑𝐶1
𝑑 𝑧
, dará, por tanto, para cada componente:
𝐽1 = −𝐷1 2
𝑑𝑐1
𝑑 𝑦
= 𝑐1(𝑣1 − 𝑣𝑟)

38
𝐽2 = −𝐷2 1
𝑑𝑐2
𝑑 𝑦
= 𝑐2(𝑣2 − 𝑣𝑟)
Las ecuaciones de continuidad para los componentes individuales, expresadas
con referencia a coordenadas estacionarias, quedan reducidas a:
𝑑𝑁1
𝑑𝑦
=
𝑑𝑁2
𝑑𝑦
= 0
Si integramos la expresión anterior nos dará:
N1 = constante.
N2 = constante.
La combinación de estos resultados con las ecuaciones últimas de J1 y J2, si ci vi
= Ni, y teniendo en cuenta la ecuación de vr, ci vr = xi Ʃ Ni. Finalmente nos dará:
𝑁1 = 𝑥1 𝑁1 + 𝑁2 − 𝑐𝑡𝑥 𝐷1 2
𝑑𝑥1
𝑑𝑦
= 𝑐𝑡𝑒.
𝑁2 = 𝑥2 𝑁1 + 𝑁2 − 𝑐𝑡𝑥 𝐷2 1
𝑑𝑥2
𝑑𝑦
= 𝑐𝑡𝑒.
donde ctx es la concentración total, que es la masa o densidad molar.

39
- Segunda ley de Fick.
La difusión en régimen permanente es un caso especial de uno de los más gene-
rales de la difusión transitoria, en la cual los flujos y la concentración varían con el
tiempo. La difusión en régimen no permanente se aplica a muchos métodos experimen-
tales en donde se determina el coeficiente de difusión, y en las teorías de transferencia
de masa, así como en la teoría de penetración.
La ecuación diferencial de difusión transitoria se obtiene combinando la expre-
sión de la primera ley de Fick con la que ahora veremos.
Para un caso unidimensional, la segunda ley de Fick se obtiene igualando la
acumulación del componente 1 en una porción de líquido de espesor dz en una dirección
normal a la dirección de la difusión, al correspondiente cambio en el flujo, dada por la
expresión:
𝜕𝑐1
𝜕𝑡
+
𝜕𝑁1
𝑑𝑧
= 0
siendo la integral de N1 = constante.
Esta ecuación, en combinación con la relativa a la primera ley de Fick, expresa-
da por la ecuación 𝐽1 = −𝐷1 2
𝑑𝐶1
𝑑 𝑧
, nos da la segunda ley de Fick, que viene dada
por:
𝜕𝑐1
𝜕𝑡
=
𝜕
𝜕𝑧
𝐷1 2
𝜕𝑐1
𝜕𝑧
La solución de esta ecuación para distintas formas geométricas y condiciones
límite son dadas por Crankc, y por Carslaw y Jaeger (1947), recientemente en proble-
mas relativos a conducción de calor.

40
4.2.2. Teoría de la doble película de la transferencia de materia
Existen algunas teorías que explican el mecanismo de la transferencia de mate-
ria. Entre éstas tenemos la teoría de la penetración, enunciada por Higbie en 1935, y la
que vamos a estudiar en este apartado, la teoría de la doble película, propuesta por Wit-
man en 1923. Se han desarrollado otras teorías, como la teoría de la película-
penetración, o la desarrollada por Rishimevskij, o la de Bakowski.
La teoría de la doble película fue el primer intento serio para representar las
condiciones que tienen lugar cuando se transfiere materia desde una corriente de un
fluido hacia otra. Aunque esta teoría no reproduce exactamente las condiciones en la
mayor parte del equipo real, nos conduce a ecuaciones que se pueden aplicar a los datos
experimentales generalmente disponibles, por lo que aún se utiliza.
Esta teoría se basa en dos postulados:
1.- La resistencia a la transferencia reside en la existencia de dos películas muy
delgadas a ambos lados de la interfase, una por cada fase. Este proceso es lento, ya que
la difusión a través de las películas tiene lugar por difusión molecular. En el resto de la
masa existe agitación, que produce un movimiento, lo que provoca difusión por turbu-
lencia, originándose un flujo de materia mayor o menor. El gradiente de concentración
es lineal a cada una de las películas y nulo fuera de ellas.
2.- Las fases se encuentran en equilibrio con la interfase. Esto lo podemos ver en
las figuras 9 y 10, en la cual la concentración en la fase Y la expresamos como Cy / K,
donde el coeficiente de distribución K se considera constante. El primer postulado exige
que la concentración baje rápidamente en la película de la fase X, desde el valor de la
constante Cxb en la masa, al valor interfasial Cxi, y en la película de fase Y desde el va-
lor Cyi / K con la interfase, al valor Cyb / K, en la masa. Conforme al segundo postulado,
los puntos Cxi y Cyi / K, son coincidentes con la interfase, como se ve en la figura 10.
Sin embargo, en la práctica, el perfil de la concentración tiene una pequeña diferencia
desde la masa de la fase a la interfase, como se indica por la línea discontinua de la
gráfica anterior.
Este es el perfil de la concentración, según la teoría de la doble película, con
equilibrio en la interfase (figura 9), y con ligera reacción heterogénea (figura 10).
La cantidad de transferencia a través de la película de la fase X, se obtiene por la
ecuación 𝑁1 = 𝑥1 𝑁1 + 𝑁2 − 𝑐𝑡𝑥 𝐷1 2
𝑑𝑥1
𝑑𝑦
= 𝑐𝑡𝑒. , la cual se expresa conside-
rando una película de espesor δx, y poniendo η =
𝑧
𝛿
; con lo que obtenemos la siguiente
expresión:

41
𝑁1 = 𝑥 𝑁1 + 𝑁2 − 𝐹𝑥 𝐶𝑡𝑥
𝑑𝑥
𝑑𝜂
donde: 𝐹𝑥 =
𝐷𝑥
𝛿𝑥
FIGURA 9

42
FIGURA 10
Puesto que no hay acumulación en la película, N1 y N2 son constantes, como ya
vimos en la primera ley de Fick, y la ecuación anterior puede ser integrada entre los
límites x = xb (composición de la masa), con η = 0; y x = xi (composición de la interfa-
se), con η = 1, quedando:
1
𝐹𝑥 𝐶𝑖𝑥
=
1
𝑁1 + 𝑁2
𝐿
𝑥𝑖 (𝑁1 + 𝑁2) − 𝑁1
𝑥 𝑏 (𝑁1 + 𝑁2) − 𝑁1

43
Esta expresión la podemos poner de la forma:
𝑁1 = 𝐹𝑥 𝑍 𝑥 𝐶𝑡𝑥 𝐿
𝑧 𝑥 − 𝑥𝑖
𝑧 𝑥 − 𝑥 𝑏
donde: 𝑧 𝑥 =
𝑁1
𝑁1+𝑁2
siendo zx la cantidad relativa de transporte del componente a través de la película. La
ecuación de N1 puede expresarse más convenientemente como:
𝑁1 = 𝐾𝑥 𝐶𝑡𝑥 𝑥 𝑏− 𝑥𝑖 = 𝐾𝑥 𝑐 𝑥𝑏 − 𝑐 𝑥𝑖
donde: 𝐾𝑥 =
𝐹𝑥
𝑥 𝐷
y 𝑥 𝐷 =
𝑧 𝑥 −𝑥 1𝑚
𝑧 𝑥
=
1
𝑧 𝑥
𝑧 𝑥 −
𝐶 𝑥
𝐶𝑡𝑥
1𝑚
estando 𝑧 𝑥 − 𝑥 1𝑚 referido a la media logarítmica de 𝑧 𝑥 − 𝑥𝑖 y 𝑧 𝑥 − 𝑥 𝑏 .
El término xD se suele llamar “factor de desplazamiento” (drift factor), utilizán-
dose para los desplazamientos en la película y la masa del flujo. En la extracción líqui-
do-líquido zx normalmente tiene como valor la unidad con disolventes inmiscibles, don-
de el soluto se difunde a través del disolvente estacionario.
El factor de desplazamiento es igual a la media logarítmica de la concentración
de disolvente en la masa y la interfase, que es (1 – x) 1m.

44
La transferencia en la fase Y, tomada desde la interfase a la masa, se puede tratar
de idéntica manera, dando:
𝑁1 = 𝐾𝑦 𝐶𝑡𝑦 𝑦𝑖− 𝑦 𝑏 = 𝐾𝑦 𝑐 𝑦𝑖 − 𝑐 𝑦𝑏
donde: 𝐾𝑦 =
𝐹𝑦
𝑦 𝐷
y 𝑦 𝐷 =
𝑧 𝑦 −𝑦 1𝑚
𝑧 𝑦
En general, zy = 1, para la extracción líquido-líquido. Se debe hacer énfasis en
que el flujo N1 es el mismo en ambos lados de la interfase, en donde no hay acumula-
ción en la película.
El coeficiente de transferencia de masa es un valor práctico, siendo igual a la re-
lación del flujo total y la fuerza de arrastre, como se demuestra por las ecuaciones
𝑁1 = 𝐾𝑥 𝐶𝑡𝑥 𝑥 𝑏− 𝑥𝑖 = 𝐾𝑥 𝑐 𝑥𝑏 − 𝑐 𝑥𝑖 y 𝑁1 = 𝐾𝑦 𝐶𝑡𝑦 𝑦𝑖− 𝑦 𝑏 = 𝐾𝑦 𝑐 𝑦𝑖 − 𝑐 𝑦𝑏 . El
coeficiente Fj, fue usado primeramente por Colburn y Drew, correspondiente al valor
obtenido en ausencia de volumen de flujo, como queda demostrado por 𝑁1 + 𝑁2 = 0,
en la ecuación 𝑁1 = 𝑥 𝑁1 + 𝑁2 − 𝐹𝑥 𝐶𝑡𝑥
𝑑𝑥
𝑑𝜂
. A esto se le denomina “coeficiente de
equimasa o equimolar a contracorriente”, o más sencillamente, coeficiente de transporte
cero. Esto es importante cuando se comparan valores del coeficiente de transferencia de
masa para diferentes condiciones, o cuando usando la correlación para el calor o el mo-
mento de transporte, se convierte el valor de Kj a la Fj, formada multiplicando por el
factor de desplazamiento, como se indica en las ecuaciones 𝐾𝑥 =
𝐹𝑥
𝑥 𝐷
y 𝐾𝑦 =
𝐹𝑦
𝑦 𝐷
, en el
orden expresado por estas respecto a la estructura estacionaria de referencia.
La anterior relación se aplica indiferentemente de si la concentración viene ex-
presada en unidades de masa o unidades molares, siempre que sean estables.
El uso de las unidades de masa, generalmente se suele preferir, aún cuando las
unidades molares se acostumbraban a usar en el pasado.
Una interpretación física del coeficiente de película lo podemos ver en la figura
11, donde A, B, y C, representan la relación de equilibrio, no necesariamente lineal,

45
correspondiendo el punto E a las concentraciones Cxb y Cyb de la masa en la fase. Según
las ecuaciones 𝑁1 = 𝐾𝑥 𝐶𝑡𝑥 𝑥 𝑏− 𝑥𝑖 = 𝐾𝑥 𝑐 𝑥𝑏 − 𝑐 𝑥𝑖 y 𝑁1 = 𝐾𝑦 𝐶𝑡𝑦 𝑦𝑖− 𝑦 𝑏 =
𝐾𝑦 𝑐 𝑦𝑖 − 𝑐 𝑦𝑏 , donde N1 es el mismo para ambas películas. Esto se puede expresar
como sigue:
𝑁1 = 𝐾𝑥 𝑐 𝑥𝑏− 𝑐 𝑥𝑖 = 𝐾𝑦 𝑐 𝑦𝑖 − 𝑐 𝑦𝑏
para que −
𝐾 𝑥
𝐾 𝑦
=
𝑐 𝑦𝑖 − 𝑐 𝑦𝑏
𝑐 𝑥𝑖 − 𝑐 𝑥𝑏
Fig. 11.- Relación entre las fuerzas impulsoras para la transferencia de ma-
sa con equilibrio en la interfase

46
La línea de pendiente −
𝐾 𝑥
𝐾 𝑦
, que pasa por E, intersecciona a la curva de equili-
brio en el punto I, teniendo por coordenadas (cxi, cyi), y las fuerzas impulsoras en las
fases X e Y se representan por IJ e IG respectivamente.
En la figura 12 se representa la relación entre las fuerzas impulsoras para la
transferencia de masa con ligeras reacciones heterogéneas.
FIGURA 12
Conviene además definir los coeficientes globales de transferencia de masa Kox
y Koy como sigue:
𝑁1 = 𝐾𝑜𝑥 𝑐 𝑥𝑏 − 𝑐 𝑥
∗
= 𝐾𝑜𝑦 𝑐 𝑦
∗
− 𝑐 𝑦𝑏

47
siendo 𝑐 𝑥
∗
y 𝑐 𝑦
∗
, las composiciones en equilibrio con 𝑐 𝑦𝑏 y 𝑐 𝑥𝑏 respectivamente. La fuer-
za impulsora 𝑐 𝑦𝑖 − 𝑐 𝑦𝑏 en la ecuación 𝑁1 = 𝐾𝑥 𝑐 𝑥𝑏− 𝑐 𝑥𝑖 = 𝐾𝑦 𝑐 𝑦𝑖 − 𝑐 𝑦𝑏 , puede
expresarse como 𝑚 𝑦
′
𝑐 𝑥𝑖 − 𝑐 𝑥
∗
, donde 𝑚 𝑦
′
es la pendiente de IB, quedando la ecuación
como sigue:
𝑁1 =
1
𝐾𝑥
+
1
𝑚 𝑦
′ 𝐾𝑦
= 𝑐 𝑥𝑏 − 𝑐 𝑥𝑖 + 𝑐 𝑥𝑖 − 𝑐 𝑥
∗
= 𝑐 𝑥𝑏 − 𝑐 𝑥
′
La fuerza impulsora global sobre la fase X según la figura 12 será:
𝐸𝐵 = 𝐼𝐽 + 𝐺𝐵
Con las dos ecuaciones últimas obtenemos:
1
𝐾𝑜𝑥
=
1
𝐾𝑥
+
1
𝑚 𝑦
′ 𝐾𝑦
De la misma manera, sobre la fase Y, la fuerza impulsora global será:
𝐸𝐶 = 𝐼𝐺 + 𝐽𝐶
de donde, por analogía con la ecuación de la fase X, obtenemos:
1
𝐾𝑜𝑦
=
𝑚 𝑥
′
𝐾𝑥
+
1
𝐾𝑦

48
siendo 𝑚 𝑥
′
la pendiente de la cuerda IC. Los valores de 𝑚 𝑥
′
y de 𝑚 𝑦
′
en estas expresiones
pueden reemplazarse por K, coeficiente de distribución, cuando estos sean constantes.
El término independiente en las ecuaciones
1
𝐾 𝑜𝑥
=
1
𝐾 𝑥
+
1
𝑚 𝑦
′ 𝐾 𝑦
y
1
𝐾 𝑜𝑦
=
𝑚 𝑥
′
𝐾 𝑥
+
1
𝐾 𝑦
corresponde a la resistencia a la transferencia de masa, siendo la resistencia
global igual a la suma de la resistencia a la separación de fases. Parece evidente que el
término
1
𝑚 𝑦
′ 𝐾 𝑦
, en la primera ecuación, disminuirá en importancia con el aumento del
coeficiente de distribución, tal que 𝐾𝑜𝑥 − − − 𝐾𝑥, y si se encuentra que menos del diez
por ciento de la resistencia global reside en la fase Y, el sistema se dice está con la fase
X controlada.
Similarmente, el término
𝑚 𝑥
′
𝐾 𝑥
, en la ecuación de la fase Y, disminuye en impor-
tancia con la disminución del coeficiente de distribución, tal que 𝐾𝑜𝑦 − − − 𝐾𝑦 , y el
sistema se considera con la fase y controlada si más del noventa por ciento de la resis-
tencia global reside en esta fase.
4.3. Cinética de la extracción
Hasta ahora no se había hecho mención a la mayor o menor rapidez con que se
alcanzaba el equilibrio en el proceso de extracción, es decir, la cinética de la extracción,
ya que, generalmente, transcurren tan rápidamente que hacen que esta variable carezca
de importancia práctica. El equilibrio de distribución se alcanza rápidamente, siempre
que éste se realice con una agitación adecuada. No obstante, existen algunos sistemas
extractivos, en los que el proceso es lento, y las consideraciones cinéticas constituyen
una importante contribución al estudio y aplicación de la extracción líquido-líquido.
Para estos casos, el estudio de la cinética del proceso desempeña un papel importante en
la dilucidación de los mecanismos físico-químicos del proceso en sí, así como para el
diseño de los equipos de extracción, donde se determina el tiempo de retención de las
fases en las diferentes etapas. Este será tanto mayor cuanto más lenta sea la cinética del
proceso, y viceversa.
El objetivo de la cinética química es el estudio de la evolución en el tiempo de
los sistemas que reaccionan químicamente, es decir, de la medida e interpretación de las
velocidades de reacción.
La cinética de extracción líquido-líquido depende de las etapas físico-químicas
que ocurren durante esta técnica de separación. Al existir una interacción química entre
especies se presenta una cinética de reacción que puede influir en la cinética total del
proceso, siendo la etapa más lenta la que controla el proceso.

49
En determinados sistemas de extracción se ha comprobado que al aumentar el
tiempo y la fortaleza de la agitación, también aumenta la velocidad de extracción, hasta
un determinado momento en el que el sistema se hace independiente de esta variable y
pasa a depender de otras variables, como son la concentración de especies que intervie-
nen en el proceso de distribución y el pH. Podemos ver la figura 13 a tal efecto, en la
que tenemos la velocidad de extracción en función del tiempo de agitación, y donde
podemos observar que hasta llegar a un tiempo T1 sucede el fenómeno de transferencia
de materia, visto ya anteriormente. A partir de T1, la velocidad de extracción permanece
constante, por lo que la extracción ya no es solamente un problema de difusión o trans-
porte entre fases, sino que, además, hemos de tener en cuenta que el soluto se encuentre
de distintas formas y ocurran varias interacciones químicas inherentes al sistema extrac-
tivo, que dé lugar a etapas previas o posteriores al proceso de separación.
FIGURA 13

50
Si estas etapas transcurren con lentitud, nos determinan la velocidad global de
extracción.
Pueden presentarse dos tipos de procesos anteriores o posteriores al fenómeno de
transferencia de materia.
- Proceso de deshidratación y solvatación (interacción soluto-disolvente).
- Reacciones químicas ácido-base, formación de complejos, reacciones de
oxidación-reducción, reacciones de polimerización, provocadas, o bien por la
naturaleza de las fases, o por la presencia de agentes químicos, como ligan-
dos, oxidantes, reductores, buffers, etc.
Según el comportamiento del soluto en el sistema, caben dos posibilidades:
- Que el soluto se encuentre en las dos fases en la misma forma química, con
lo que solo pueden afectar a la velocidad de extracción procesos de solvata-
ción y deshidratación.
- Que el soluto se encuentre en cada fase con una forma diferente. Suceden,
además de los procesos de solvatación y deshidratación diversas reacciones
químicas durante el proceso. Si cualquiera de estas es lenta, controlará la
cinética de la extracción.
Para el estudio de la extracción resulta importante saber si estas reacciones quí-
micas ocurren en la interfase o en el resto de la disolución. Si ocurren en la interfase
será difícil conocer si la cinética del proceso de extracción está controlada por la difu-
sión o por la velocidad interfasial, ya que la agitación afecta igualmente a ambos fenó-
menos.
Ahora vamos a ver algunos puntos relacionados con la velocidad de formación
de especies extraíbles:
- La extracción de especies por formación de pares iónicos suele ser rápida.
Sólo la solvatación lenta de ciertos iones puede ser un proceso lento e in-

51
fluenciado por un gran número de variables. En estos casos suele ser aconse-
jable calentar las disoluciones antes de realizar la extracción.
- En pocos casos la velocidad es lenta. Esto suele ocurrir en la extracción de
quelatos metálicos. Como ejemplo tenemos el uso de agentes formadores de
quelatos, tipo LIX, donde la velocidad de disociación de estos quelatos es el
factor controlante.
- La concentración del catión metálico y del ligando en la fase orgánica influ-
yen en la velocidad de extracción.
- La existencia de agentes enmascarantes, como el AEDT, CN-
, hidroxiácidos,
que originan especies cargadas no extraíbles, pueden disminuir la velocidad
de extracción de los quelatos metálicos, sobre todo si su concentración en la
disolución acuosa es elevada. Actúan como inhibidores del proceso extracti-
vo.
- La presencia de ciertos ligandos puede favorecer la cinética de extracción en
ciertos casos.
- El disolvente orgánico también desempeña su papel en la cinética del proce-
so, ya que, en función del disolvente empleado, se consiguen ciertas diferen-
cias de velocidad de extracción.
- El pH de la disolución afecta a la velocidad de extracción en reducidos ca-
sos. Según el sistema, un aumento del pH puede producir una variación en
un sentido u otro de la velocidad del proceso, como podemos ver en las figu-
ras 14, 15 y 16.
FIGURA 14

52
FIGURA 15
FIGURA 16
- La temperatura suele favorecer la velocidad de extracción.

53
Como ya mencionábamos, la forma en que se encuentre el soluto en la fase
acuosa influye en la cinética de extracción, dependiendo también de la mayor o menor
facilidad con que el metal en solución sea captado por el agente de extracción. Así, el
orden de extracción de distintos metales existentes en una determinada disolución sería:
𝐶𝑢2+
> 𝑀𝑛2+
> 𝐹𝑒2+
> 𝐶𝑜2+
> 𝑁𝑖2+
> 𝐹𝑒3+
> 𝐶𝑟3+
> …
Precisamente, y basándose en fenómenos cinéticos, es posible la separación de
distintos metales en solución. Por ejemplo, con la utilización de LIX o KELEX es posi-
ble la separación de iones 𝐶𝑢2+
de iones 𝐹𝑒3+
.
4.4. Mecanismos de reextracción
Una vez que el metal deseado ha sido extraído y se encuentra en la fase orgáni-
ca, se hace necesario recuperarlo de dicha fase. Esta recuperación la podemos hacer
mediante diferentes operaciones como son:
- Precipitación por reducción.
- Precipitación por formación de compuestos insolubles en otra fase acuosa.
- Reextracción del metal por paso a otra fase acuosa, de donde se puede recu-
perar.
Las dos primeras mencionadas no suelen utilizarse, realizándose generalmente la
reextracción por la última de las operaciones mencionadas.
De la misma manera que en la extracción se hacía uso de un coeficiente denomi-
nado de extracción, en la reextracción se hará uso del coeficiente de reextracción. Cuan-
to mayor sea éste mejores condiciones tendremos para llevar a cabo el proceso de reex-
tracción, y mayor concentración de metal de interés obtendremos en la nueva fase acuo-
sa.
Vamos a ver ahora sobre que parámetros podemos actuar en cada sistema de ex-
tracción para que el equilibrio se desplace para conseguir la reextracción del metal.

54
1. – Reextracción para reactivos catiónicos y reactivos que forman
quelatos
Aquí la reacción de reextracción será:
𝑅 𝑛 𝑀 + 𝑛𝐻+
𝑛 𝐻𝑅 + 𝑀 𝑛+
El coeficiente de reextracción vendrá dado por:
𝑙𝑜𝑔
1
𝐷
= −𝑙𝑜𝑔 [𝐻𝑅] − 𝑛 𝑝𝐻
Según la ecuación anterior, para aumentar
1
𝐷
, y consecuentemente favorecer la
reextracción, bastará con disminuir el valor del pH. Esto quiere decir, que poniendo en
contacto la fase orgánica cargada con una fase acuosa ácida, se variará adecuadamente
el pH.
2. – Reextracción para reactivos de extracción por solvatación y reac-
tivos aniónicos
Las reacciones de reextracción serán:
𝑀 𝐴 𝑛 𝑆 𝑝 𝑀𝐴 𝑛 𝑝[𝑆]
𝑅 𝑎 𝑀𝐴 𝑛 + 𝑎 + 𝑎𝐴−
𝑎 [𝑅 𝐴]
−
+ 𝑀 𝐴 𝑛+𝑎
𝑎−
𝑎[𝑅 𝐴] +
𝑀 𝑛+
+ 𝑛 + 𝑎 𝐴−

55
siendo el coeficiente de extracción:
1
𝐷
=
1
𝐾𝑥 𝑎 𝑛 [𝑆] 𝑝
Según la expresión anterior, para aumentar el coeficiente de reextracción
1
𝐷
,
bastará con disminuir la proporción de metal presente como complejo neutro (𝑎 𝑛 ) . Esto
se consigue disminuyendo la concentración del ligando A.
Resumiendo, para efectuar la reacción de reextracción bastará con contactar la
solución orgánica con una solución acuosa cuya concentración del ligando A sea nula.
A veces es aconsejable realizar la reextracción utilizando agua ligeramente aci-
dulada con el fin de evitar la hidrólisis del metal en la fase acuosa.

56
5. FORMA DE ABORDAR UN PROBLEMA DE EXTRACCIÓN
En primer lugar tenemos que fijar la meta a alcanzar, ya que la operación nos
proporciona una solución más o menos concentrada y purificada. La concentración,
pureza y naturaleza de este líquido resultante se puede elegir de acuerdo con las exigen-
cias de los procesos que sigan o las posibilidades del mercado, sin más que jugar ade-
cuadamente con las variables de la extracción. del líquido resultante se puede recuperar
el metal por precipitación de un compuesto, p. ej. concentrado de uranato, por cristali-
zación de una sal (sulfato de cobre por ej.), por depósito electrólito (cobre, zinc), por
reducción o polvo metálico (cobre, níquel), por evaporación y calcinación (UO3), etc.
El material a tratar también fija unas condiciones o permite seguir diferentes al-
ternativas. El problema es diferente de tratar aguas de mina, de escombreras, líquidos de
lixiviación sulfúrica de minerales o del ataque nítrico de concentrados, o de chatarras.
En los casos en que se puede elegir la forma de obtener el líquido se debe considerar el
proceso de ataque teniendo en cuenta las posibilidades de la extracción.
En el estudio de un problema de extracción aplicada se pueden considerar las fa-
ses de: análisis y estudio de la naturaleza del líquido a tratar y posibles modificaciones
por variación del pH, oxidación-reducción o adición de agentes complejantes, elección
de agentes de extracción, realización de ensayos discontinuos para valorar las posibili-
dades de estos reactivos, ensayos continuos con vistas a la obtención de datos químicos
o incluso de comportamiento físico, y más adelante pasar a ensayos en planta piloto
para obtención de datos económicos definitivos e información para el diseño de equipo.
5.1. Naturaleza del medio acuoso
El proceso de lixiviación utilizado (reactivos, etc.) junto con la naturaleza del
producto sólido tratado nos determinan unas características de la solución problema.
Desde el punto de vista de la extracción hay que tener en cuenta:
- El anión predominante. Este puede ser 𝑆𝑂4
2−
, 𝑁𝑂3
−
, 𝐶𝑙−
, 𝑒𝑡𝑐.
- El estado de oxidación del ión metálico que interesa extraer, al igual que el
de otros cationes que estén como impurezas.
- La acidez o pH del medio.

57
Además, la presencia en la fase acuosa de sílice o de materia sólida suspendida
dará origen a emulsiones estables, por lo que la clarificación hasta conseguir una gran
nitidez en el líquido es una condición esencial en la mayoría de los procesos. Esta ha de
ser inferior a 10 p.p.m. de sólidos en suspensión.
La presencia de determinados aniones y el valor de la acidez determinan la for-
ma iónica (catiónica o aniónica) en la que se encuentra el metal en cuestión y por consi-
guiente el reactivo que se tiene que utilizar. En función de dicho reactivo nos dará una
determinada cinética de extracción. También condicionan a veces el orden de extracción
con un tipo de reactivo en particular, así por ejemplo la extracción con ácidos carboxíli-
cos se realiza en el sentido de
𝐹𝑒3+
> 𝐶𝑢2+
> 𝑍𝑛2+
> 𝑀𝑛2+
> 𝐶𝑜2+
de pH bajo a alto, con un valor óptimo en las proximidades del valor del pH en que em-
pieza la hidrólisis del metal.
El control del potencial redox de la solución evita la extracción de impurezas y
la posible degradación del reactivo orgánico. Por ejemplo, el 𝐹𝑒2+
no se extrae con el
D2EHPA mientras que el 𝐹𝑒3+
si se extrae.
5.2. Elección del agente de extracción. Propiedades
Teniendo en cuenta la naturaleza del líquido a tratar y sus posibilidades de modi-
ficación. Una primera selección se puede hacer acudiendo a la bibliografía sobre los
metales en particular o a algunas revisiones. Para problemas más específicos o no con-
siderados hasta ahora será de gran valor consultar la información sobre separaciones
analíticas, ya que hay mucho material con posibilidad de convertirse en una técnica de
tratamiento si se logra obtener un proceso económico de obtención del reactivo. Hay
que tender a que sea barato, tenga pocas pérdidas por solubilidad, sea específico y pueda
trabajar lo más próximo posible a las condiciones del líquido resultante del ataque.
Como norma general, la elección de un agente de extracción determinado para
su uso en un proceso de extracción con disolventes lleva consigo el conocimiento de
una serie de características de dicho agente. Estas son las siguientes:
- 1.- Solubilidad.
- 2.- Estabilidad química y degradación.
- 3.- Capacidad de carga y viscosidad.

58
- 4.- Toxicidad e inflamabilidad.
- 5.- Precio de costo.
En la tabla 1, se presentan algunos de los agentes de extracción utilizados en la
extracción por disolventes orgánicos. En dicha tabla, se incluye, junto al tipo de reacti-
vo, fabricante y empleo más frecuente.
TABLA 1
REACTIVO FABRICANTE EMPLEO
CATIÓNICOS
- Ácido naftánico Shell Chemical Co Cationes
- Ácido versético 911 Shell Chemical Co Cationes
Derivados órganos fosforados ácidos:
- Ácidos alquilfosfóricos
DEHPA Unión Carbide
U, V, Tierras raras, Be, Zn, Fe+3
,
Mn, Cu, Co, Mo, Re, Ni.
PC 88 A Daihachi Análogos
SMA 418 Chemical Industry Co al
RD 577 Shell Chemical Co DEHPA
Cyanex - CNX Cyanamid Co
Análogo al
DEHPA
FORMADORES DE QUELATOS
LIX 63 General Mills Cu
LIX 64N General Mills Cu
LIX 65N General Mills Cu
KELEX 100 Ashland Chemicals Cu
KELEX 120 Ashland Chemicals Cu
SME 529 Shell Chemical Co Cu
P - 50 Acorga, Ltd Cu
P - 17 Acorga, Ltd Cu

59
TIPOS NEUTROS
Tributil Fosfato (TBP) Unión Carbide U, V
Óxido de trioctlifosfina (TOPO) Unión Carbide U, V, Mo, Re
Metil Isobutil cetona (MIBK) Unión Carbide Ta, Hf, Zr
Dibutil carbitol (Butex) Unión Carbide Au
BÁSICOS
Aminas primarias:
Primena JMT Rohn & Hass
Primena 81-R Rohn & Hass
Aminas secundarias:
- Amberlita
LA-1 Rohn & Hass U
LA-2 Rohn & Hass Zn, Fe
Aminas terciarias:
- Alamine 336
- Adogen 368 Ashland Chemicals
Sales de amonio cuaternarias:
- Aliquat 336 General Mills
5.2.1. Solubilidad
Los agentes de extracción deberán tener una muy baja solubilidad en la disolu-
ción acuosa a extraer, mientras que, tanto él como su correspondiente compuesto metá-
lico deberán tener una alta solubilidad en el disolvente orgánico empleado.
La razón de que tanto el agente de extracción como su correspondiente com-
puesto metálico sean altamente solubles en la fase orgánica es obvia, ya que el coefi-
ciente de extracción es la razón de la solubilidad en ambos medios. Cuanto mayor sea la
solubilidad en la fase orgánica, mayor será el correspondiente coeficiente de extracción.
En cambio, la solubilidad del agente de extracción en la fase acuosa deberá ser
mínima, tanto por lógicas consideraciones económicas, como de tipo medioambiental.
Es decir, el paso de sustancia orgánica a la fase acuosa, además de ser una pérdida de
reactivo, y por tanto, una carga económica, es una causa contaminante que habrá que
eliminar posteriormente con el también consiguiente desembolso económico, lo que
encarecería el proceso.

60
5.2.2. Estabilidad química y degradación
Las pérdidas por degradación implican la reposición del extractante antes de
producirse un nuevo ciclo del proceso. Esto lleva consigo un coste adicional. Además,
el producto resultante de la degradación puede interferir en el proceso de extracción
haciendo éste inviable. No obstante, este proceso de degradación es inevitable, ya que,
el proceso de extracción es cíclico. Esto supone una recirculación del agente de extrac-
ción con el consiguiente deterioro y degradación progresiva, lo cual exige su reposición
parcial.
El proceso de degradación se debe a fenómenos de oxidación e hidrólisis, y su
cuantía depende de la naturaleza del proceso de extracción. Además, de las pérdidas por
degradación surgen otros problemas como consecuencia de dicha degradación. Tal es el
caso del T.B.P. cuando se utiliza en medio nítrico, donde se origina un producto de de-
gradación muy soluble en la fase acuosa, lo que, como se ha visto, produce una pérdida
de reactivo.
El agente de extracción debe ser estable, tanto en la etapa de extracción como en
la de reextracción, donde se le pone en contacto con soluciones acuosas ácidas o alcali-
nas que pueden interferir su estabilidad.
Los fenómenos de degradación y modificación química limitan el empleo de po-
sibles agentes de extracción.
5.2.3. Capacidad de carga y viscosidad
Aunque aparentemente no existe una razón para unir ambos conceptos, creemos
que existe una consideración que los liga, y es el peso molecular. La viscosidad de un
compuesto orgánico aumenta con éste, llegando, por encima de 600 poises a ser sólido,
con lo que su presencia en el medio de extracción puede llegar a proporcionar una alta
viscosidad, de tal manera que, en su mezcla con disoluciones acuosas, dé lugar a emul-
siones muy estables que impidan la separación de fases e inviabilicen técnicamente el
proceso. En la figura 17, podemos ver la relación directa que existe entre la viscosidad y
la concentración del extractante.
Por otra parte, cuando mayor es el peso molecular, menor es la relación de carga
(relación entre el peso de metal y el peso de reactivo), con lo que se llegaría a unas rela-
ciones que inviabilizarían económicamente el proceso, por el gran capital circulante
necesario.

61
FIGURA 17
5.2.4. Toxicidad e inflamabilidad
Es evidente que una planta de extracción con disolventes orgánicos, al igual que
cualquier planta industrial, debe tener los mínimos riesgos contaminantes y posibles
incidentes. Por tanto, las medidas de seguridad, tanto en el desarrollo del proceso indus-
trial como de seguridad e higiene del personal de mantenimiento y producción han de
ser máximas.
Por estas razones, los reactivos y disolventes utilizados deben ser altamente ino-
cuos y con un flash point o temperatura de inflamabilidad muy elevado, para que no
sean tóxicos (bajos riesgos higiénicos), y no sean inflamables (bajos riesgos de seguri-
dad).

62
Ha de tenerse en cuenta que una planta media de extracción por disolventes
orgánicos se van a mover del orden de 3.000 a 5.000 m3
por día, y pueden existir unas
350 a 600 Tm de disolvente, con una superficie libre al aire entre 400 a 600 m2
, con lo
que los riesgos de accidentes son elevados.
Por ello, además de otros condicionantes, se debe de exigir a un agente de ex-
tracción, así como a su correspondiente diluyente las características de atoxicidad, baja
volatilidad y alta temperatura de inflamabilidad.
Como también hemos visto, la solubilidad de los agentes de extracción en la fase
acuosa ha de ser mínima. No obstante, se producen pérdidas de dicho agente durante el
refinado, con lo que las aguas utilizadas en el proceso quedan contaminadas. De produ-
cirse este hecho, deberán arbitrarse medidas encaminadas al tratamiento de estas aguas,
lo que elevaría los costes de la planta.
5.2.5. Precio de costo
Está claro que el precio de un agente de extracción está directamente relacionado
con la economía del proceso, y que se debe tender a conseguir utilizar aquellos de me-
nor precio. Pero, es que, además, el precio está íntimamente ligado con el “consumo
unidad” de metal recuperado, y éste está totalmente ligado a los tres primeros conceptos
expuestos en este capítulo.
En efecto, el consumo de reactivo es función de:
- Su solubilidad en la fase acuosa.
- La relación Peso metal/Peso reactivo.
- Su estabilidad química.
Por tanto, de la interrelación entre los tres conceptos y el precio del reactivo nos
saldrá el precio real del reactivo que será el que se debe minimizar, obteniendo así la
máxima economía para el proceso.
Por lo visto, a la hora de tomar una decisión práctica deben ponderarse todos los
parámetros y seleccionar el reactivo “menos malo”, aunque no sea perfecto.

63
5.3. Diluyentes
Junto al reactivo orgánico es importante la elección del diluyente, ya que,
además de actuar de portador, puede aumentar la selectividad de la operación.
El diluyente actúa como medio de dilución, teniendo como finalidad disminuir la
viscosidad de la fase orgánica y facilitar el contacto entre fases. La elección del disol-
vente adecuado se hace según sus propiedades y su repercusión en un proceso de ex-
tracción. Vamos a verla de acuerdo a la propia técnica de separación y a los solutos que
se distribuyen en el proceso de extracción.
Las propiedades y su influencia sobre las técnicas de separación son:
- Disolver el agente de extracción, tanto en estado libre como en forma de
complejo metálico.
- Tener baja solubilidad en la fase acuosa para evitar, en lo posible, o dismi-
nuir las posibles pérdidas por disolución en dicha fase. Esta solubilidad pue-
de venir influenciada por otra variable como es la fuerza iónica de la propia
disolución acuosa. Como ejemplo tenemos la acetona, que se hace inmiscible
en agua cuando la fuerza iónica es aproximadamente 5M.
- Mezclarse bien con el agente de extracción, tanto en su estado libre como en
su forma de complejo metálico, al objeto de disminuir la viscosidad que in-
fluye considerablemente sobre dos factores del proceso de distribución líqui-
do-líquido, como son la agitación y la separación de fases.
- Estabilidad química en un amplio margen para las condiciones de la opera-
ción.
- Alto punto de inflamación (flash point), para evitar riesgos de incendios. Es-
te ha de estar sobre los 60 ºC. Para ello la presión de vapor del disolvente ha
de ser elevada a temperatura ambiente.
- Baja velocidad de evaporación con el fin de evitar pérdidas por ésta causa.
- Densidad del orden de 0,8. Esta, a ser posible, ha de ser inferior a la del
agua. Con esto favorecemos la separación de fases, disminuyendo la hume-
dad de la fase orgánica tras el proceso de extracción, y se reduce la comple-
jidad de la técnica experimental en un proceso de extracción múltiple.
- No tener toxicidad para evitar riesgos durante la operación.

64
En resumen, se tiende a componentes con baja viscosidad, densidad baja, alto
punto de inflamación, no toxicidad, alta solubilidad del compuesto órgano-metálico,
fácil separación de fases y de bajo coste.
Atendiendo a los solutos que se distribuyen en el proceso de extracción, tenemos
que la constante dieléctrica del disolvente condiciona los tipos de soluto a extraer.
Cuando se trata de distribuir pares iónicos, es apropiado un disolvente que posea una
alta constante dieléctrica, y cuando el disolvente se utiliza como diluyente de agentes de
extracción, como compuestos órgano-fosforados, ha de poseer una baja constante di-
eléctrica.
Generalmente, los disolventes utilizados en la extracción no presentan absorción
en la zona visible del espectro, pero si lo hacen en la ultravioleta. Por tanto, cuando se
desea determinar un soluto en una fase orgánica por la técnica espectrofotométrica, se
debe evitar el solapamiento de las bandas de absorción del propio disolvente con las del
soluto en cuestión, especialmente en la ultravioleta. Como ejemplo, podemos citar el
hexano como uno de los disolventes más transparentes que se conocen, y las cetonas,
que presentan una fuerte absorción, por lo que son inadecuadas en la región ultravioleta.
Además de lo expuesto, a la hora de elegir el diluyente adecuado, interesa pre-
star especial atención a la relación olifático/aromático, pues afecta a la mayor o menor
solubilidad del complejo metálico, lo que a su vez influye en la posición de equilibrio,
además de poder afectar a la cinética de extracción.
Contrariamente a lo que se pensaba, los diluyentes no son químicamente inertes,
e influyen directamente sobre la actividad de los agentes de extracción presentes en la
fase orgánica, con lo que se puede variar el coeficiente de distribución. Así pues,
además de influir sobre las propiedades físicas de la fase orgánica que afectan a todo el
proceso de transferencia, como son la viscosidad, punto de inflamación y contac-
to/separación de fases, tenemos su influencia sobre las propiedades químicas, tales co-
mo la solubilidad, cinética de extracción y punto de equilibrio de extracción. Tanto los
aspectos físicos como los químicos pueden influir en la economía del proceso. Por
ejemplo, la mayor o menor facilidad de separación de fases afecta al área del decanta-
dor, lo que influye sobre los costes de construcción del mismo. Por otro lado, la energía
requerida está directamente relacionada con la cinética de extracción y reextracción.
El diluyente o disolvente es normalmente un hidrocarburo o sustancia inmiscible
con el agua. Para hacer una clasificación de los disolventes empleados podemos hacerlo
en base a diferentes criterios, como veremos en el siguiente apartado.
En la tabla 2, se presentan algunos diluyentes empleados en la extracción con di-
solventes, junto con algunas de sus características.

65
TABLA 2
DILUYENTE
DENSI-
DAD 20o
gr/cc
Ta
(O
F.)
EBU-
LLIC.
Ta
(O
F.)
INFLA-
MAC.
AROMA-
TIC. %
ALTOS EN AROMATICOS
SOLVESSO 100 0,876 315 112 99
SOLVESSO 150 0,985 370 151 97
HAN 0,933 357 105 89
CHEVRON 3 0,888 360 145 98
CHEVRON 25 0,875 316 115 99
CHEVRON 40 L 0,886 360 141 78
CHEVRON 44 L 0,893 366 154 70
MEDIOS A BAJOS EN AROMATI-
COS
ESCAID 100 0,790 376 168 20
NAPOLEUM 470 0,811 410 175 12
BAJOS EN AROMATICOS
ISOPAR L 0,767 373 144 7
ISOPAR E 0,723 240 45 0,1
ISOPAR M 0,782 405 172 20
NORPAR 12 0,751 384 156 2
SHELL 140 0,785 364 141 45*
DX 3641 0,793 361 135 45*
ESCAID 200 0,796 383 152 52*
(*) Contienen aprox. el 50% de naftenos.
5.3.1. Clasificación de los disolventes
Aunque podemos realizar una clasificación de los disolventes empleados en base
a diversos criterios, vamos a hacerla atendiendo a su carácter polar o no polar y a su
poder de solvatación.
Atendiendo a su carácter polar o apolar comenzaremos diciendo que el término
polar está directamente relacionado con la constante dieléctrica del propio disolvente,
aunque diferencias significativas en este parámetro para diversos disolventes no impli-
can un comportamiento diferente de los mismos en un proceso de extracción líquido-
líquido. Dentro de éste grupo de disolventes polares se encuentran los alcoholes, que,
debido al grupo –OH que poseen, se comportan de forma similar al agua. Cuanto más

66
ramificadas son las cadenas, más solubles son en agua, dato éste importante a tener en
cuenta a la hora de su elección. Son adecuados para la extracción de extracción de pares
iónicos, tal es el caso de los compuestos nitrogenados como el nitrobenceno y nitrome-
tano, dada su baja solubilidad en agua y su alta constante dieléctrica. Los esteres de áci-
dos grasos y alcoholes alifáticos son, en algunos casos, más efectivos para la extracción
de quelatos metálicos que otros disolventes polares, aunque, presentan el inconveniente
de su gran tendencia a la hidrólisis en disolución ácida.
De entre los disolventes apolares, los hidrocarburos son los más característicos,
y, como ya mencionábamos, se emplean como diluyentes de agentes extractantes, sien-
do su interacción con los solutos extraídos mínima. Los más empleados son el n-hexano
y el ciclohexano, o bien, mezclas denominadas éter de petróleo, ligroína y queroseno,
siendo éste último muy empleado para presentar buenas características y ser relativa-
mente barato, aunque se debe tener especial cuidado en su empleo, ya que, desprende
vapores combustibles capaces de provocar un incendio con facilidad. Los aromáticos
más utilizados son el benceno, tolueno y xileno.
Según el segundo criterio para su clasificación, la capacidad de solvatación de
un disolvente se fundamenta en la facilidad de interacción del mismo con moléculas de
soluto ácidas o básicas. Estos disolventes suelen denominarse anfiprótidos, es decir, que
se pueden comportar como ácidos o como básicos, incrementándose la capacidad de
solvatación con la basicidad del mismo. Las cetonas, por ejemplo, presentan una gran
capacidad de solvatación, generada por el carácter básico de su átomo de oxígeno, po-
seyendo además, una gran estabilidad química y baja solubilidad en agua. La más utili-
zada en los procesos de extracción líquido-líquido es la metilisobutilcetona (MIBK),
empleándose para la extracción de haluros, nitratos y otras sales metálicas, y como dilu-
yente, para extractantes de especies metálicas por formación de quelatos. En ocasiones,
originan la formación de aductos con los quelatos extraídos en la fase orgánica o favo-
recen considerablemente el proceso de distribución mediante un efecto sinérgico.
Con el empleo de diluyentes alifáticos se nos puede presentar un fenómeno que
está relacionado con el tipo de disolvente empleado. Éste es el llamado fenómeno de la
“tercera fase”.
5.3.2. Fenómeno de la tercera fase. Forma de evitarlo
Como ya hemos dicho, el fenómeno de la tercera fase está relacionado con el ti-
po de disolvente empleado en el proceso. Ocurre en algunos sistemas de extracción en
los que el agente de extracción cargado con el metal a extraer, o complejo metálico, se
separa en una segunda fase orgánica perfectamente diferenciada de la correspondiente a
la fase diluyente-agente de extracción, por lo que se puede decir que se forman tres fa-
ses:

67
- Acuosa estéril.
- Diluyente y agente de extracción-ión metálico.
- Diluyente-agente de extracción.
Este fenómeno se puede explicar por la baja solubilidad del complejo metálico
en la fase orgánica, y se suele presentar frecuentemente cuando empleamos aminas con
diluyentes alifáticos, y en menor proporción, cuando se emplean agentes de extracción
por solvatación con los diluyentes alifáticos.
Este fenómeno puede evitarse añadiendo al sistema una pequeña cantidad en vo-
lumen de un tercer componente, denominado “modificador” que se verá a continuación.
5.4. Modificadores
Cuando en sistemas de extracción que utilizan aminas, como las comerciales
PRIMENE, LA-1, LA-2, se emplean diluyentes alifáticos, o también, cuando se utilizan
estos diluyentes alifáticos con agentes de extracción por solvatación, puede surgir el ya
mencionado “fenómeno de la tercera fase”. Para evitar éste se utilizan unas sustancias
denominadas modificadores, siendo utilizadas estas en un dos o un tres por ciento en
volumen de la disolución… Estos, aparte de impedir la formación de tercera fase, facili-
tan también la separación de fases y aumentan la selectividad.
Las sustancias que actúan como modificadores permanecen como reactivos inva-
riables en el sistema. En ciertos casos, su adición trae consigo un gran incremento del
poder de extracción debido a un “efecto sinérgico”. Este se define como un aumento
anormal de la extracción cuando se utilizan conjuntamente dos reactivos extractantes, lo
que quiere decir que el factor de recuperación de la extracción conjunta es mucho mayor
que la suma de los factores de recuperación si se hiciese la extracción por separado.
Los modificadores, generalmente, son alcoholes de cadena larga de ocho a diez
carbonos, como es el caso del isodecanol. Sin embargo, estas pueden presentar ciertos
inconvenientes ya que poseen una cierta solubilidad en la fase acuosa. Esto origina
pérdidas, lo que redunda en la economía del proceso. Aunque éste problema sea un in-
conveniente, a la hora de seleccionar un modificador, los beneficios que originan en lo
referente a la separación de fases, cinética y equilibrio de extracción, hacen aconsejable
su utilización. Precisamente, muchos de los datos sobre la solubilidad de los modifica-
dores son relativos al PROCESO DAPEX, en el cual, el Uranio es extraído de una solu-
ción ácida de sulfato con ácido 2-dietilhexilfosfórico, utilizando como modificador fos-

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fato de tributilo, más comúnmente conocido como TBP, en una proporción de 10 a 15
p.p.m.
Además de los alcoholes de cadena larga, podemos utilizar, como hemos visto,
el TBP como modificador. Su utilización es aconsejable en algunos casos, porque puede
presentar también propiedades sinérgicas sobre ácidos alquilfosfóricos. Probablemente,
el mejor ejemplo de sinergismo es el sistema: UO2
2+
− DEHPA − TBP.
5.5. Fenómeno del sinergismo
Cuando en un sistema de extracción utilizamos conjuntamente dos reactivos ex-
tractantes puede suceder que aumente excepcionalmente la extracción. Este fenómeno
se define como sinergismo.
Supongamos un sistema en el que tenemos dos extractantes a los que vamos a
designar por d1 y d2. Podemos establecer la siguiente relación:
(𝑅%)𝑡 = 𝑅% 𝑑1 + 𝑅% 𝑑2 + ∆ 𝑅%
siendo (𝑅%)𝑡: factor de recuperación global del proceso.
∆ 𝑅% : magnitud que determina el aumento sinergético de la extracción.
Podemos definir el factor sinérgico como el número por el cual se multiplica el
rendimiento de la extracción normal para obtener el rendimiento práctico.
Aunque los mecanismos por los que transcurre el fenómeno del sinergismo no
siempre son los mismos, se sabe que el fenómeno ocurre esencialmente en la fase orgá-
nica, debido principalmente a dos factores:
- La capacidad de extracción de los agentes extractantes se modifica por la
presencia mutua de los mismos.
- La composición de las especies extraídas en la fase orgánica no es la misma
cuando se utiliza uno solo de los extractantes.

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Podemos establecer cuatro diferentes tipos de combinaciones sinérgicas: dos de
éstas hacen uso de un extractante ácido y otro neutro, estando las otras dos formadas por
dos extractantes que pueden ser neutros o quelatantes.
En el primer caso, se hace uso de un agente quelatante ácido y un disolvente sol-
vatante neutro. Estos sistemas se comportan generalmente como ideales, pudiéndose
interpretar los datos experimentales mediante una ecuación de acción de masas.
En el segundo caso, se utilizan generalmente ácidos alquilfosfóricos, o también
ácidos carboxílicos y sulfónicos, teniendo estos últimos un efecto sinérgico menor. La
principal diferencia con el caso anterior estriba en la composición y estabilidad del
aducto formado.
En los demás casos, el aumento de extracción debido al fenómeno de sinergismo
es menor.
5.6. Ensayos
Una vez que el reactivo o reactivos se han seleccionados, se pasará a realizar en-
sayos discontinuos bien sobre soluciones sintéticas que tiendan al líquido real, o bien
directamente con éste. Para continuar con posteridad con ensayos continuos, y final-
mente se puede seguir con pruebas a nivel semiindustrial en planta piloto.
5.6.1. Ensayos discontinuos
Con ellos se pretende determinar el coeficiente de distribución, la capacidad de
saturación, el diagrama de equilibrio, la cinética aproximada de extracción, facilitad de
separación de fases y a veces las pérdidas de disolventes por solubilidad. Los ensayos se
realizan simplemente agitando cantidades determinadas de las dos fases, bien manual-
mente o mecánicamente (figura 18) y dejando separar las fases a continuación, anali-
zando los dos líquidos.
Fig. 18.- Ensayos discontinuos de extracción

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