Los reactores se utilizan para tratar menas de oro y plata con la finalida de tener altas recuperaciones a menores costos y tiempo menores de lixiviación.

1. Diseño de plantas industriales II
ING. RAMIRO SIUCE BONIFACIO
DISEÑO DE
REACTORES DE
LIXIVIACION

2. ▪ Utilizado para tratar menas de Au y Ag de ley económica al
proceso.
▪ Estas menas deben contener oro fino, liberado durante la molienda,
generalmente bajo -#150 a un 60 a 90 % -#200, bajo contenido de
cianicidas, la densidad de pulpa se ajusta a 40 o 50% de sólidos y
velocidad de asentamiento aceptable en los espesadores.
▪ Las ventajas del proceso de lixiviación por agitación son:

3. ▪ Altas recuperaciones del metal valioso.
▪ Tiempo de lixiviación relativamente corto.
▪ Permite utilizar los métodos de adsorción del oro CIP, CIL y
CILO.
▪ Una desventaja de este método es los altos costos de operación e
inversión, debido a la cantidad de equipos y operaciones a efectuar

5. ▪ La agitación de la pulpa que rebosa del clasificador o descarga del
espesador, tiene por objeto completar la disolución del oro por el
ataque con cianuro, para lograr la extracción deseada.
▪ El tiempo de agitación en los agitadores varía en un rango de 6 a 48
horas, siendo mayor para menas de plata.
▪ Para prevenir el cortocircuito de la pulpa, es aconsejable trabajar
por lo menos con tres agitadores en serie, en vez de un agitador
grande y tener uno de reserva o stand-by para emergencia o
reparación.

6. ▪ Los equipos de mezclado son de uso muy común en proyectos
hidrometalúrgicos.
▪ Entre los principales equipos de agitación y mezclado pueden
citarse los agitadores de paleta y hélice y los mezcladores de
turbina.
agitadores de paleta. Para agitadores de paletas planas en reactores
cilíndricos la potencia del motor se calcula de:

7. Donde:
P = potencia del motor del agitador (HP)
c = coeficiente adimensional de potencia
D = diámetro del estanque (pies)
H = altura del líquido (pies)
L = longitud de la paleta (pies)
N = velocidad de la paleta (rps)
s = densidad del líquido (lb/pie3)
W = ancho de la paleta (pie)
Z = viscosidad absoluta (lb/pie seg)
𝑃 = 𝑐 𝑥 𝐿3
𝑥 𝑠 𝑥 𝑁3
𝑥 𝐷1.1
𝑥 𝑊0.3
𝑥 𝐻0.6

8. ▪ El cálculo se realiza rápidamente a partir del grafico de Fig. 4. En
este se representa C vs el Reynolds modificado, definido como:
𝑅𝑒 𝑚𝑜𝑑𝑖𝑓 =
𝐿2𝑥 𝑁 𝑥 𝑠
𝑍

10. Diseño del tanque

11. Determine las dimensiones del tanque que tiene 6 pies de diámetro
total. Determine: el diámetro del empeller, altura de la base al impeller
Hi, altura de aspa, largo de aspa, longitud de aspa impeller, altura del
liquido, numero de bafles y ancho de bafles.

12. ▪ Diámetro del tanques: 6 pies
▪ Diámetro del impeller
▪ Altura del tanque
▪ Altura del aspa
𝐷𝑖 =
1
3
𝐷𝑟 𝐷𝑖 =
1
3
6 = 2 𝑝𝑖𝑒𝑠
𝐻𝑖 = 1.0 𝐷𝑖 𝐻𝑖 = 1.0 2 𝑝𝑖𝑒𝑠 = 2 𝑝𝑖𝑒𝑠
𝑞 =
1
5
𝐷𝑖 𝑞 =
1
5
2 𝑝𝑖𝑒𝑠 = 0.4 𝑝𝑖𝑒𝑠

13. ▪ Largo del aspa
𝑟 =
1
4
𝐷𝑖 𝑟 =
1
4
2 𝑝𝑖𝑒𝑠 = 0.5 𝑝𝑖𝑒𝑠
𝑠 =
𝑟
2
=
1
8
𝐷𝑖 𝑠 =
1
8
2 𝑝𝑖𝑒𝑠 = 0.25 𝑝𝑖𝑒𝑠
𝑠 =
𝑟
2
0.25 =
𝑟
2
𝑟 = 0.5 𝑝𝑖𝑒𝑠

14. ▪ Altura del líquido
▪ Numero de bafles
▪ Ancho de bafles
𝐻𝑙 = 1.0 𝐷𝑇 𝐻𝑙 = 1.0 6 𝑝𝑖𝑒𝑠 = 6 𝑝𝑖𝑒𝑠
𝑁° 𝑑𝑒 𝑏𝑎𝑓𝑓𝑙𝑒𝑠 = 4
𝑊𝑏 =
1
10
𝐷𝑇 𝑊𝑏 =
1
10
6 = 0.6 𝑝𝑖𝑒𝑠

16. ▪ agitadores de turbina. El cálculo se puede obtener directamente de
figuras como la de Fig. 5. En estos gráficos se representa el número
de potencia (Np) versus Reynolds modificado.
𝑁𝑅𝑒 =
𝐷2 𝑥 𝑁 𝑥 𝜌
𝜇
𝑁𝑝 =
𝑃 𝑥 𝑔𝑐
𝜌 𝑥 𝑁3𝑥 𝐷5

17. Donde:
D = diámetro turbina (pie)
N = velocidad agitador (rps)
ρ = densidad fluido (lb/pie3)
µ = viscosidad fluido (lb/pie seg)
gc = aceleración de gravedad (32,3 pie/seg2)
P = potencia del motor del agitador (lb pie/seg)

18. ▪ En general los reactores del tipo de agitación mecánica presentan
los datos de diseño que se señalan en Fig. 6 para el reactor de
configuración estandar.
▪ La transferencia de masa en este tipo de equipos se favorece si se
implementan baffles en el reactor. El número mínimo de baffles
(nb) se calcula de:
𝑛𝑏 = 0.4
𝐷𝑇
𝑊𝑏

20. PROBLEMA DE LIXIVIACION POR AGITACION
Se necesita dimensionar una planta de lixiviación por agitación para el
tratamiento de 1200 TPD de un mineral oxidado de 27 CuT y,
gravedad especifica de 2.7 gr/cm3 y granulometría de 100% - 48#.
▪ Las experiencias de laboratorio entregan los siguientes resultados

22. Si la operación se realiza con 45 % en sólido,
Determinar:
▪ Dimensiones y numero de reactores
▪ La potencia requerida por el agitador de un reactor de 12'Ø x 18' de
altura operando en condiciones similares es de 15HP (Ø rodete =
4') Si se consideran constantes las relaciones volumen tanque/HP y
Ø agitador/Ø reactor, determinar los HP requeridos y las
dimensiones del rodete.
▪ Costo total por reactor

23. Hallando la dimensión y numero de reactores
▪ De acuerdo a la data entregada, el tiempo de lixiviación con el que
se obtiene un valor óptimo de extracción de cobre es de 3 hrs.
▪ El flujo de mineral es de 50 TPH y como se emplea una pulpa de
45% sólidos, se tiene:
0.45 =
50
𝑋
𝑇𝑃𝐻 = 111.1 𝑇𝑃𝐻 𝑑𝑒 𝑝𝑢𝑙𝑝𝑎

24. Esto significa 61.1 TPH de agua (ρagua=1.0 Ton/m3)
▪ Interesante conocer el flujo volumétrico de pulpa, para la cual se
determina la densidad de pulpa:
En la cual:
▪ ρp =densidad de la pulpa
▪ A = TPH de pulpa
▪ F = TPH de sólidos
▪ W = TPH de líquido
▪ ρs, ρw = densidades del sólido y líquido respectivamente
𝜌𝑝 =
𝐴
𝐹
𝜌𝑝
+
𝑊
𝜌𝑤

25. ▪ Reemplazando los datos numéricos, se tiene:
▪ Entonces el flujo volumétrico de pulpa resulta:
𝜌𝑝 =
111.1
50
2.7
+
61.1
1
= 1.40 Τ
𝑇𝑜𝑛 𝑚3
𝑄 =
𝐴
𝜌𝑝
𝑄 =
111.1
1.4
= 79.4 Τ
𝑚3
ℎ𝑟

26. ▪ El volumen requerido para la lixiviación, con tiempo de 3 horas,
resulto:
V = t x Q = 3 x 79.4 = 238.2 m3
▪ Sea considera que el mecanismo de agitación ocupa un 20% del
volumen nominal, entonces:
𝑣𝑟𝑒𝑎𝑙 =
𝑉
0.8
= 297.75 𝑚3

27. ▪ Se estima que 3 reactores son adecuados para una planta de
lixiviación por agitación que opere en las condiciones señaladas.
▪ Como se desea emplear 3 reactores cilíndricos (H = D) se tiene que
cada reactor tendrá un volumen de = 100 m3
▪ La planta contará entonces con 3 reactores en serie de 5 mts de
diámetro y 5 mts de altura.
𝑉
𝑟 =
𝜋𝐷3
4
= 100 𝐷 = 5𝑚

28. Determinando la potencia requerida del motor y dimensiones del
rodete
▪ Si se considera que la agitación de un reactor de 12' de diámetro y
18' de altura requiere una potencia de 15 HP, en similares
condiciones de operación, y si se mantiene una relación constante
volumen reactor/HP; se tiene;
Volumen reactor (12' D y 18' H) = (122 x 18 x π)/4 = 2036 pie3

29. ▪ Volumen reactor planta (5m D) = 3426 pie3
▪ Por tanto:
𝑉
𝑟 = 3.1415 𝑥 8.202 2
𝑥 16.404 = 3426
2036
15
=
3426
𝑥
𝑥 = 25 𝐻𝑃

30. ▪ De igual modo, el reactor de 12' x 18' requiere un rodete de 4' de
diámetro. Si la razón D rodete/D reactor = cte., se tendrá:
4
12
=
𝑥
5
𝑥 = 1.67 𝑚𝑡𝑠

31. COSTO DEL EQUIPO
▪ Costo reactor = a(x)b
▪ x = capacidad (volumen) del reactor (gal) para un reactor de 5 m.
longitud y 5 m. de diámetro, el volumen total es 87 m3 (22960 gal)
▪ a = 1.97
▪ b = 0.783

34. ▪ Costo reactor = 1.97 (22960)0.783 (M&S = 500)
▪ Costo reactor = 5118 US$ (M&S = 500)
Costo del mecanismo, incluye agitador y motor.
Costo m = a(x)b
▪ x = HP requeridos (25 HP)
▪ a = 592
▪ b = 0.962

35. ▪ Costo mecan. = 592 (25)0.962
▪ Costo mecan. = 13096 US$ (M&S = 500)
Costo total = Costo reactor + costo del mecanismo de madera
▪ Costo total = 5118 + 13096
▪ Costo total = 18214 US$ (M&S = 500)
▪ Costo total = 18214 x 725
(1981) 500
▪ Costo total = 26400 US$
▪ por reactor
▪ (1981)

36. DISEÑO DE TANQUE DE LIXIVIACIÓN
Se considera como ejemplo un sistema de lixiviación continua
industrial constituido de varios estanques en serie (Fig. 3.24).
Datos
▪ Número de estanques: 8
▪ Capacidad: 15000 t/d = 625 t/h
▪ % sólidos: 33.33%
▪ Grado de molienda: 100% < 60 mallas ASTM
▪ Densidad real del mineral: 2.8 g/cm3 = 2.8 t/m3
▪ Tiempo de lixiviación: 24h (determinado por la curva grado de
lixiviación/tiempo)

37. Figura 3.24, Esquema de un sistema continúo industrial

38. ▪ Cálculo de la cantidad de agua en la pulpa:
▪ Cálculo del flujo de pulpa (sólidos + agua):

39. ▪ Cálculo del volumen de cada uno de los 8 estanques (Fig. 3.24):
▪ Volumen de un estanque cilíndrico: H=1.5D