La operación de extracción por solventes se basa en una reacción reversible de intercambio iónico que da lugar entre dos fases inmiscibles, la fase orgánica compuesta por un extractante disuelto en un diluyente orgánico, y la fase acuosa que contiene el componente deseado para su extracción, normalmente presente como ion en solución ácida.
El mecanismo químico que representa el traspaso del ion metálico queda definido por la siguiente ecuación:
Cu+2(ac) + 2RH(org) R2Cu(org) + 2H+(ac)
En la extracción, cada ion cúprico se intercambia con dos iones de hidrógeno reemplazando de esta forma sus áreas de hidratación. A partir de esto, se forma un complejo organometálico insoluble en agua que pasa fácilmente a la fase orgánica, de forma paralela, los iones de hidrógeno libre pasan a la solución acuosa donde el ácido sulfúrico es regenerado a una tasa de 1.54 kg de ácido por kg de cobre. La etapa de re-extracción, debido al contacto del orgánico cargado con una solución acuosa de alta acidez, revierte la reacción generando un electrolito de alta concentración de cobre y mínimo contenido de impurezas.
Los agentes extractantes orgánicos usados en operaciones de recuperación de especies de valor, son predominantemente hidroxioximas que operan como agentes quelantes de los cationes de cobre. A su vez, estos reactivos se pueden clasificar como aldoximas, cetoximas o bien es posible encontrarlos como mezclas aldoxima/cetoxima.
Las cetoximas suelen tener buenas recuperaciones de cobre desde las soluciones provenientes del proceso de lixiviación, su rendimiento se ve favorecido cuando dichas soluciones acuosas presentan alta concentración del metal de interés, pH bajo y temperatura por sobre los 15°C. Por lo general, reactivos del tipo cetoxima presentan una cinética de extracción rápida, moderada selectividad Cu/Fe, buena estabilidad y separación de fases con una tasa media de generación de borras. Algunos extractantes del tipo cetoxima usados industrialmente son el LIX84 y MOC45.
Las aldoximas, gracias a su alta selectividad en la extracción del cobre, poseen un mejor desempeño en la etapa de extracción que en la de Stripping y una cinética de reacción superior a la del caso anterior. Un efecto negativo asociado, es que requieren una mayor concentración de ácido en el acuoso de re-extracción. Este agente se suele combinar con algún modificador o cetoxima para aumentar su desempeño. Los reactivos ACORGA (P5100; PT5050; M5640), LIX (622;860) y MOC55 son algunos ejemplos de aldoximas de uso industrial.
Las mezclas aldoximas/cetoximas con presencia de modificador optimizan el rendimiento, estas se cargan y descargan de manera independiente la una de la otra, el LIX984 es un ejemplo de este tipo.
Para su uso en procesos industriales, existe una amplia gama de factores que aportan a la selección del reactivo apropiado. Sin embargo, hallar un agente que reúna todas las propiedades requeridas para el proceso es muy poco probable, dado que en muchos casos las propiedades se contrastan entre sí. No obstante, algunas características que se deben consideras son:
- Ser no volátil, no contaminante y no cancerígeno.
- Contar con una alta selectividad para extraer el cobre frente a impurezas disueltas.
- Ser de fácil restauración en sus propiedades físico-químicas a fin de que pueda ser recirculado muchas veces y se minimicen las pérdidas.
- No favorecer la formación de borras ni la transferencia de agentes degradantes entre etapas.
- Poseer una alta inmiscibilidad frente a las soluciones acuosas.
- Cumplir con una buena capacidad de carga, facilitando la carga y descarga del metal para obtener una transferencia neta eficaz.
Otro factor que incide en la toma de decisiones es el costo del mismo reactivo. Por lo que la correcta elección de un agente extractante de aceptación económica y operacional, dependerá finalmente de la escala del proceso y del desempeño esperado para el sistema de extracción del metal valioso.
