Separación de fases: 8 causas de sedimentación lenta en SX

La separación de fases es el proceso por el cual la dispersión orgánico-acuosa creada en un mezclador se rompe y coalesce de nuevo en dos capas limpias, y en un mezclador-decantador bien operado debe completarse sustancialmente en 60-120 segundos de residencia en reposo. Cuando se frena, el arrastre sube en ambas direcciones: orgánico al raffinate acuoso y acuoso al orgánico cargado.

Puntos clave

• Una dispersión fresca debe reducirse a dos capas limpias en 60-120 segundos.
• Mídala con la profundidad de la banda de dispersión en el decantador y con una prueba de vida media por lotes.
• La velocidad periférica excesiva del impulsor, los sólidos finos de crud y el licor frío son las tres causas más frecuentes.
• Mantenga la banda bajo 30-50% de la profundidad del decantador para proteger contra arrastre e inundación.
• Una lectura diaria de banda más una prueba mensual detectan la degradación antes de una parada.

Qué es y cómo se mide

En cada etapa, el mezclador desgarra deliberadamente una fase dentro de la otra para crear el área interfacial necesaria para transferir metal. Ese paso es una inversión temporal: al entrar la emulsión al decantador, la planta necesita lo contrario, que las gotas colisionen, coalescan y liberen gases disueltos. La profundidad de la banda —típicamente 5-30 cm en un decantador industrial sano— es el boletín de estado en tiempo real: absorbe perturbaciones cortas sin dejar escapar gotas sin coalescer, y cuando crece más allá de 30-50% de la profundidad, el margen se agota y el arrastre sube con fuerza. Tres propiedades gobiernan la velocidad de ruptura: el tamaño de gota que sale del mezclador (las gotas menores sedimentan más despacio), las propiedades físicas de ambas fases (viscosidad, diferencia de densidad y tensión interfacial) y la química de la interfase (productos de degradación del extractante, sólidos finos y aire disuelto).

La prueba por lotes aísla la química de la hidráulica del decantador. Tome la muestra en la salida del mezclador, llene de inmediato una probeta de 1,000 mL y arranque el cronómetro al terminar de llenar; registre los límites de la banda a 0, 15, 30 y 60 segundos y luego cada minuto hasta el mínimo estable, anotando hacia qué fase se dispersan las gotas. La vida media es el tiempo en que la banda cae a la mitad de su valor inicial. En circuitos limpios está en 20-90 segundos (a confirmar con pruebas). Si la prueba por lotes rompe rápido pero la banda del decantador sigue profunda, el problema es hidráulico —decantador sobrecargado, cortocircuito o turbulencia de entrada—; si la prueba misma es lenta, la falla está en el licor: energía de mezcla, sólidos, degradación, temperatura o composición. Esa sola distinción reduce la lista de fallas a la mitad.

Las ocho causas y su corrección

1. Energía de mezcla excesiva. Dispersión muy fina, tipo leche, y vida media larga. Una velocidad periférica sobre 3-4 m/s (indicativo) fragmenta las gotas en un rango que coalesce despacio. Reduzca velocidad o instale un impulsor mayor y más lento, y confirme que la eficiencia de extracción se mantiene.
2. Sólidos finos que alimentan la interfase. Capa interfacial estable y lodosa que engorda en semanas. Sólidos insolubles finos —sílice, arcillas, hidróxidos precipitados— estabilizan gotas al recubrir la interfase. Mejore la clarificación aguas arriba y gestione la capa acumulada antes de que siembre todas las etapas.
3. Productos de degradación del extractante. Caída gradual de la velocidad de ruptura en todas las etapas, peor tras puntos calientes u oxidación, con tensión interfacial medible a la baja. Revise calidad del reactivo, temperatura y exposición a oxidantes, y refresque el inventario orgánico.
4. Caída de temperatura. La sedimentación se frena en invierno o tras una parada y se recupera al calentar. La temperatura baja sube la viscosidad de ambas fases y frena el ascenso y descenso de gotas casi en proporción. Aísle decantadores y tuberías y mantenga el circuito dentro de 3-5 °C del diseño (indicativo).
5. Fuerza iónica y salting-out. El asentamiento cambia tras un cambio de mezcla de mineral aunque temperatura y velocidad no varíen. Las sales disueltas suben la viscosidad acuosa y reducen la diferencia de densidad; ajuste la relación O/A para restaurar el salto de densidad y recalibre la prueba tras cada cambio mayor de alimentación.
6. Relación O/A y residencia equivocadas. La banda crece con el caudal aunque la química esté bien. Una relación o residencia que sobredispersa la alimentación consume energía por volumen de más, o el mezclador corre con orgánico continuo cuando debería ser acuoso continuo. Reoptimice ambos contra la capacidad del decantador.
7. Aire arrastrado por vórtice. Capa espumosa, burbujas visibles en la banda y lectura errática. Un nivel bajo o un rompevórtices ausente hacen que el impulsor aspire aire; las burbujas se adhieren a las gotas y bajan su densidad efectiva. Restaure la inmersión mínima y repare rompevórtices y baffles.
8. Decantador sobrecargado. La banda escala con el caudal y hay inundación a la tasa de diseño que era manejable a tasa reducida. El flujo total por área supera lo que la dispersión puede coalescer en la residencia disponible. Confirme el flujo contra el diseño y evalúe baffles, empalizadas o placas antes de aceptar pérdida de capacidad.

Las palancas de geometría, en orden de costo: baffles internos que enderezan el flujo y matan el cortocircuito; empalizadas verticales que redistribuyen la dispersión sobre toda la sección y la deshidratan progresivamente —una de las retroadaptaciones de mayor retorno—; y placas de coalescencia en la banda, que dan superficie de colisión a las gotas y reducen la profundidad 30-60% en casos favorables (indicativo, específico del sistema y a pilotar). El aislamiento del decantador cuesta poco en construcción y elimina la mayor fuente estacional de sedimentación lenta.

Costo y datos de campo

El costo directo es el orgánico arrastrado: 100 ppm de orgánico en acuoso equivalen a unos 0.1 litro por metro cúbico tratado, y un circuito grande que trata miles de metros cúbicos al día convierte eso en cientos de litros diarios, con el extractante —la fracción cara— en proporción. Los costos indirectos suelen ser mayores: el acuoso arrastrado en el orgánico cargado degrada la calidad del licor de stripping, baja la ley de metal, sube impurezas y llega a la nave de electroobtención como cátodo rugoso y eficiencia de corriente errática; en níquel y cobalto puede obligar a reprocesar lotes completos.

En un decantador de cobre sudamericano de 1.3 m de profundidad, la banda corría 50-60 cm —casi la mitad— con vida media de unos 210 segundos y arrastre orgánico cercano a 180 ppm; se halló una velocidad periférica 25% sobre la recomendación y una capa de crud creciente. Reducir la velocidad, limpiar la interfase y reoptimizar la relación O/A llevaron la vida media a unos 70 segundos y la banda a 20-25 cm, con arrastre en 40-60 ppm en dos meses, y la eficiencia de extracción se movió menos de un punto. Un circuito de níquel laterítico veía duplicarse la vida media de 45 a 95 segundos cada invierno al caer la temperatura 8-10 °C bajo diseño; aislar los decantadores y recuperar calor del licor de avance restauró la línea base todo el año. El hilo común: la corrección se encontró midiendo, no inspeccionando.

Preguntas frecuentes

¿Qué profundidad de banda es buena en un decantador SX?

Manténgala bajo 30-50% de la profundidad del decantador en operación normal: para un decantador de 1.2 m eso significa unos 35-60 cm en el límite superior y bastante menos en un circuito sano. Bajo ese techo, las profundidades de fase clara en cada salida quedan protegidas y el decantador absorbe transitorios. Una banda que sube día a día es señal de falla, cualquiera sea su valor absoluto.

¿Las placas de coalescencia sustituyen área adicional?

Las placas se retroadaptan en la banda existente y dan superficie de unión a las gotas, reduciendo mucho la profundidad a capital moderado; el área adicional aumenta la residencia de todo y elimina el límite de flujo, pero cuesta terreno y capital mayor. Pilote las placas con su licor primero —el desempeño es específico del sistema— y reserve la ampliación de área para circuitos genuinamente limitados por flujo. Más criterios en nuestro conocimiento técnico.