FUENTE: Manual del Ingeniero Químico PERRY
Velocidad de crecimiento de la torta: Filtro 1:
Torta despreciable (I)
Filtro 2:
109
TABLA 5.1: Clasificación de los filtros de acuerdo con el trabajo y las características de separación
TABLA 19-12 Clasificación de los filtros de acuerdo con el trabajo y las características de separación de la lechada
Características requeridas para la separación de la lechada Tipo de equipo Adecuado para la especificación del trabajo Características de sedimentación de la lechada Características de filtración de la lechada Filtros de lecho profundo A,b,c,f A,D,F
Cartuchos b,c,d,f A,B,D,E,F
FILTROS INTERMITENTES recipiente a presión con
elementos verticales a,b,c,d,f,g,h,i A,,B,D,E,F,G I o J Recipiente a presión con
elementos horizontales b,c,d,g,h, A,B,D,E,F,G J o K Filtros prensa a,b,c,d,f,g,h,i A,B,D,F,G,H I o J Filtros de volúmenes
variable a,b,c,d A,B,D,E J o K
FILTROS CONTINUOS Tambor con alimentación en la parte inferior o tambor de banda a,b,c,f,g,h,i A,B,D,E,F,G,H J o K Tambor con alimentación por la parte
superior
a,b,c,g,h C,E,G,H J o K
De discos a,b,c,e,g A,B,D,E,G,H J o K
De plancha o paila con
banda horizontal a,b,c,d,e,g,h A,B,C,D,E,F,G,H J,K o L FUENTE: Manual del Ingeniero Químico PERRY
Según los parámetros tomados para ambos filtros, se ha seleccionado el filtro prensa como la mejor opción.
110 Descripción del filtro prensa
TABLA 5.2: Descripción del filtro prensa
FILTRO PRENSA
Estos filtros son un montaje alternado de placas cubiertas en ambos lados con un medio filtrante que por lo general, es tela y marcos huecos, que proporcionan el espacio necesario para la acumulación de torta durante la filtración.
En los marcos existen agujeros para la alimentación y el lavado, en tanto que las placas tienen agujeros para el drenado del filtrado.
Los marcos y las placas están colgados en un par de barras de apoyo horizontales y se prensa, durante la filtración, para formar un cierre aprueba de agua entre las dos placas terminales una de las cuales es estacionaria. La prensa puede cerrar manualmente, en forma hidráulica o por medio de un motor. Existen varias disposiciones para la alimentación y la descarga del filtrado.
Los filtros prensa se fabrican en tamaño de placas que varían desde 10 x 10 cm hasta 1.5 x 1.8 m. el espesor de los marcos varia de 0.3 hasta 20 cm. Son comunes las presiones de operación hasta de 780 KPa.
VENTAJAS
DESVENTAJAS
Las ventajas de filtro prensa son : Sencillez
Bajo costo de capital Flexibilidad
La capacidad de operar a alta presión en aplicación es como filtro tortas o filtro clarificación
Se limpian facilmete
Se puede obtener una torta mas seca y mas densa
Las desventajas del filtro prensa son: Incluye un lavado imperfecto debido
a la densidad variable de la torta Duración relativamente corta de la
tela filtrante
Problema al abrir el filtro para descarga la torta
111
5.3.5 CÁLCULO Y DIMENSIONAMIENTO DEL TANQUE DE PRECIPITACIÓN
DETERMINACIÓN DEL VOLUMEN DEL TANQUE
Cantidad de solución a precipitar: 75.2 L Cantidad de solución precipitante: 1.5 L
Volumen total de solución en el tanque de precipitación: 76.7 L
El volumen que debería tener el tanque es el 100 % del volumen más el 20 % de este.
Por tanto: 76.7 × 120100= 92.04 𝐿
El volumen del tanque seria V= 92.04 L= 0.09 m3
CÁLCULO Y DIMENSIONAMIENTO DEL TANQUE DE PRECIPITACIÓN
Volumen del tanque:
𝑉 =𝜋 × 𝐷
2× ℎ
4
Dónde: V= volumen
D=diámetro del tanque h=altura del tanque
0.09 𝑚3 =𝜋 × 𝐷 2× ℎ 4 0.36 = 𝜋 × 𝐷2× ℎ Despejamos el diámetro: 𝐷 = √0.36 𝜋 × ℎ
112
La relación altura diámetro del tanque debe ser:
ℎ 𝐷= 2
ℎ = 2
√ 0.36 𝜋 × ℎℎ = 0.77 𝑚.
𝐷 = 0.39 𝑚.
5.3.6 SELECCIÓN DEL HORNO
HORNO DE FUNDICIÓN
Características:
Capacidad: 70 capsulas de porcelana para 120 gramos de muestra. Medidas Interiores: Alto 26 cm x Ancho 55 cm x Fondo 65 cm.
Medidas Exteriores: Alto 1m x Ancho 1.2m + 40cm del quemador x fondo 1.2 m (aparte de la mesa).
Temperatura máxima de trabajo: hasta 1200°C
Ladrillos refractarios: Marca Repsa de alta temperatura, ladrillos de 50% de Al₂O₃ con agregado de andalucita y resistente a los álcalis.
Fibra cerámica: aislante Kabul de alta temperatura
Chasis: es de ángulo y planchas de fierro y en la puerta de marcos con acero inoxidables con acabado de pintura al horno
Quemador: Marca Wayne de procedencia USA a petróleo con toberas 2gph. de 45°
Control de temperatura: es a través de un pirómetro digital programable Termocupla: tipo K con aisladores cerámicos y borneras de loza y con
113
FIGURA 5.6: Modelo del horno de fundición
FUENTE: Laboratorio químico Century Mining Perú S.A.C. 5.5 ANÁLISIS ECONÓMICO
5.5.1 COSTO DE MAQUINARIA Y EQUIPO PRINCIPAL
TABLA 5.3: Costos de inversión de equipos MAQUINARIA Y/O EQUIPO CANTIDAD VALOR UNITARIO ($) VALOR TOTAL ($) Chancadora 1 7900.00 7900.00 Pulverizador de anillos 1 4500.00 4500.00 Tanque de lixiviación 1 150.00 150.00 Filtro 2 6200.00 12400.00 Tanque de precipitación 1 150.00 150.00 Horno de calcinación 1 14000.00 14000.00 SUBTOTAL 39100.00
114 5.5.2 COSTO DE MATERIA PRIMA E INSUMOS
TABLA 5.4: Costos de inversión de insumos y materia prima
MATERIA PRIMA E INSUMOS CANTIDAD/AÑO COSTO UNITARIO $ COSTO TOTAL $ Desecho de copela del
proceso de copelación del análisis de oro.
5840 kg. 0.00 0.00
Ácido cítrico 5110 kg. 1.20/kg. 6132.00
Hidróxido de sodio 547.5 kg. 0.90/kg. 492.00
Hidróxido de amonio 547.5 L 5.00/L. 2737.00
SUBTOTAL 9361.00
FUENTE: Elaboración propia
5.5.3 RENTABILIDAD ECONÓMICA DEL PROCESO
TABLA 5.5:tabla de comparación del costo de obtención del litargirio Procedencia del
litargirio
Cantidad de litargirio (Kg)
Costo del litargirio ($)
Comprado/mes 150 1800
Producido/mes 110 780
115
CONCLUSIONES
1. La concentración de plomo en la muestra inicial de copela es de 27.25%.
2. Los parámetros óptimos del proceso de lixiviación son: pH 4 de la solución
lixiviante, tiempo de lixiviación de 3 horas, concentración de soluto de 60 gr,
lográndose una recuperación de plomo del 85%. Asimismo, el proceso de
obtención de óxido de plomo se llevó a cabo con un tiempo de precipitación
de 6 horas, temperatura de calcinación 600 °C, tiempo de calcinación 1
hora.
3. El modelo matemático mediante el cual se determinó el porcentaje de
recuperación de plomo, es:
%𝑃𝑏 = 29.748 + 6.76𝑝𝐻 + 3.636𝑡 − 3.044𝑝𝐻 ∗ 𝑡 − 0.2587𝑝𝐻 ∗ 𝑠 + 0.14𝑡 ∗ 𝑠
+ 0.126𝑝𝐻 ∗ 𝑡 ∗ 𝑠
4. El rendimiento del proceso de obtención de óxido de plomo es del 80%.
5. El producto obtenido tiene un 90 % de pureza.
116
RECOMEDACIONES
1. Realizar y profundizar estudios en los diferentes procesos de recuperación
de plomo para así minimizar el impacto ambiental que generan las plantas
mineras de procesamiento de oro.
2. Todas las empresas mineras deben implementar en sus procesos un
sistema de recuperación de plomo, ya que este es un elemento altamente
toxico para la salud humana.
117
BIBLIOGRAFÍA
1. ALVARADO-HERNÁNDEZ, ALONSO A.R. y LAPIDUS G.T., Recuperación
de plomo a partir de materiales de desecho provenientes de análisis de
materiales por vía seca, Dpto. Ingeniería de Procesos e Hidráulica,
Universidad Autónoma Metropolitana Iztapalapa, México, (2011).
2. Anaya-Durand A., Pedroza-Flores H., Escalamiento, el arte de la ingeniería
química: plantas piloto, el paso entre el huevo y la gallina, Redalyc,
volumen 23, numero 1 (2008), p. 31-39.
3. Caldas Ávila A, Optimización, escalamiento y diseño de una planta piloto de
extracción solido líquido, Dr. Parra Juan, universidad de Cuenca, Ecuador,
(2012).
4. Chirinos cuentas J., Estadística y diseños experimentales, (2011) p. (91-
107)
5. Miranda F., Medina E., Diseño experimental y modelamiento, Investigando
en Ingeniería, (2012), p. (170-187,218-233)
6. Pedraza Espinoza, R, Proyecto de escalamiento de una planta piloto para
procesar jugo naturista a nivel semi industrial, Universidad de Michiocana
san Nicolás de Hidalgo, México, agosto (2010).
7. Perry R.H, Manual del ingeniero químico, 6ta edición, México: McGraw-Hill
(2001), tomo V, p. 19 (48,87).
8.
Ray Sinnott, Gavin Towler, Diseño en ingeniería química, 5ta edición,
México: editorial: reverté.
118
9. Ubillus Limo, J. Estudio sobre la presencia del plomo en el medio ambiente
119
120
ANEXO Nº 01
FOTOGRAFÍAS DEL PROCESO DE PROYECTO DE
INVESTIGACIÓN
121
PRIMERA ETAPA: Extraccion de Plomo de las Copelas
Fotografia 1. Materia prima usada en la experimentacion (Copelas)
122
Fotografia 3. Muestra pulverizada a malla -100
123
Fotografia 5. Pesado de la muestra para la lixiviacion
Fotografia 6. Lixiviacion de la muestra a diferentes pesos y pH de solucion
lixiviante
124 (b) pH 4
125
Fotografia 8. Filtrado de las muestras tomadas de la lixiviacion para
posterior lectura en el equipo de absorcion atomica.
Fotografia 9. Lectura de concentracion de plomo en el equipo de absorcion
atomica
126
SEGUNDA ETAPA: Obtención de Oxido de Plomo
Fotografía 10. Precipitación de solución lixiviada con hidróxido de amonio
127
Fotografía 12. Filtrado de la solución para separar el precipitado (Hidróxido
de Plomo) de la solución.
128
Fotografía 14. Balanza Analítica para pesar la muestra de Hidróxido de
Plomo
129
Fotografía 16. Mufla usada para la obtención de OPb
130
131
ANEXO Nº 02
133
ANEXO Nº 03
135