operaciones de separacion

Francisco José Mercader Rubio GIQI UPCT

Extracción Sólido-Líquido
Principios generales:
Las operaciones de extracción sólido-líquido consisten en poner en contacto un material sólido
que contiene algún componente de interés, con un líquido o disolvente en el que aquel es
soluble. Una vez que éste componente pasa a la fase líquida, es necesario separar ambas fases,
quedando por un lado unextracto (fase líquida con el componente extraído) y un refinado o
residuo que contiene principalmente la fracción inerte del sólido.
Ejemplos de esta operación son la extracción de aceites esenciales de diversas semillas, la
extracción de azúcar de la caña o la remolacha, o la extracción de metales de diversas menas
mediante procesos hidrometalúrgicos, en los que se usan ácidos o bases. Elproceso también
se conoce con los nombres de lixiviación, lavado, maceración o percolación, existiendo
pequeños matices diferenciadores en función del proceso químico que controle la
solubilización del compuesto de interés en la fase líquida, la proporción de componente
soluble en el sólido, la naturaleza del sólido y su granulometría. Éste es uno de los aspectos
clave del proceso, ya que debemaximizarse la superficie de contacto con el disolvente para
minimizar el tamaño de los equipos de extracción necesarios.
De forma análoga a como sucede con la extracción líquido-líquido, el contacto entre ambas
fases se realiza en varias etapas, empleando los patrones de flujo cruzado o flujo en
contracorriente. Si el soluto a extraer está uniformemente distribuido en la fase sólida, sedisolverá en primer lugar el material próximo a la superficie, dejando una estructura porosa en
el sólido residual. De manera progresiva, el disolvente deberá penetrar esta capa porosa
exterior para ir encontrando más soluto hacia el interior, por lo que el proceso se irá haciendo
cada vez más difícil y la velocidad de extracción caerá progresivamente. Si el soluto constituye
una importanteporción del sólido, la estructura porosa puede desmoronarse en cualquier
momento, generando un fino depósito de residuo insoluble, por lo que el contacto del
disolvente con el soluto estará libre de cualquier impedimento.
Generalmente, el proceso se puede dividir en tres etapas: Primero, el cambio de fase del
soluto a medida que se disuelve en el disolvente; en segundo lugar, la difusión del soluto através del disolvente en los poros del sólido hacia la parte exterior de la partícula; y en tercer
lugar la transferencia del soluto desde la solución en contacto con las partículas hacia el seno
de la disolución.
Cualquiera de esos tres procesos puede ser el responsable de limitar la velocidad de
extracción, si bien el primero de ellos habitualmente ocurre tan rápido que tiene un efectodespreciable sobre la velocidad global del proceso. En algunos casos el material soluble está
distribuido en pequeños compartimentos aislados en un material que es impermeable al
disolvente, como sucede en diversas menas metálicas. En esos casos el material tiene que
molerse para que toda la fracción soluble quede expuesta al contacto con el disolvente.

Francisco José Mercader Rubio GIQI UPCTFactores que afectan a la velocidad de extracción
Tamaño de partícula
El tamaño de partícula del sólido afecta a la velocidad de extracción de diversas maneras.
Cuanto más pequeña, mayor es la superficie interfacial entre el sólido y el líquido y, por lo
tanto, mayor es la velocidad de transferencia y menor es la distancia que debe recorrer el
soluto para difundir en el seno del sólido.Por el contrario, esa mayor superficie puede que no
esté completamente disponible para el contacto líquido- sólido si éste es muy fino, ya que
impediría la correcta circulación del líquido y además dificultaría la posterior separación sólidolíquido una vez que la extracción se ha llevado a cabo.
También es deseable que el tamaño de partícula sea homogéneo, de forma que cada partícula...