OP3_Aula 12_Lixiviação2

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Lixiviação 
Profa. Dra. Lorena Oliveira Pires 
Engenharia Química 
Instituto de Química 
Unesp - Araraquara 
 
Princípios da Lixiviação Contínua em Contracorrente 
Único estágio 
Múltiplos estágios 
 
Lixiviação Contínua 
• Estágios ideais – considerações 
 Sólido livre do soluto e insolúvel no solvente 
 Há solvente suficiente para que todo soluto presente no sólido possa ser 
dissolvido no líquido (o equilíbrio é atingido quando o soluto está dissolvido) 
 Sólido poroso e inerte (sem adsorção) 
 Taxa de fluxo de sólido é constante através da cascata 
 O sólido que deixa o estágio sempre contém algum líquido no qual o soluto 
está presente (underflow ou corrente de lama → mesma concentração no 
overflow) 
 
Diagramas de equilíbrio 
• Dados de equilíbrio plotados em diagramas retangulares com a fração mássica 
dos três componentes 
 Soluto (A) 
 Inerte ou sólido lixiviado (B) 
 Solvente (C) 
• As duas fases são: 
 Overflow – fase líquida 
 Underflow – fase “lama” 
 
• Composição do inerte ou sólido insolúvel B na mistura de lama: 
CkgAkg
Akg
y
CkgAkg
Akg
x
CkgAkg
Bkg
N
A
A
 
 
 
 
 
 
+
=
+
=
+
=
 
loren
Realce
2 
 
• A composição do soluto A no líquido pode ser expressa: 
CkgAkg
Akg
y
CkgAkg
Akg
x
CkgAkg
Bkg
N
A
A
 
 
 
 
 
 
+
=
+
=
+
=
 
• Para o sólido alimentado na entrada a ser lixiviado, 
yA = 1,0 e 
Akg
Bkg
N
 
 
=
 
• Para o solvente puro entrando, 
xA = 0 e 
N = 0 
Soluto A infinitamente 
solúvel no solvente C
 
 
Lixiviação em único estágio 
 
V [kg/h] → solução overflow de composição xA
L [kg/h] → líquido na solução de lama com 
composição yA 
Líquido overflow
Líquido na lama (underflow)
3 
 
Balanço de Massa 
MNLNLNB
xMxVyLxVyL
MVLVL
M
AAAAA M
.0.0.
.....
1100
1120
1120
1120
=+=+=
=+=+
=+=+
Fluxo total de A + C
Coordenada
s do ponto M 
tie line
vertical
Se a entrada L0 for um sólido puro, 
sem solvente, ele estará localizado 
acima da linha N vs. y
Se a entrada V2 for um solvente puro, 
sem soluto, ele estará localizado no 
ponto (0;0)
 
 
Lixiviação Contínua 
• O método mais importante vale-se de estágios 
 
• A performance quantitativa de um sistema em contracorrente pode ser 
analisada pelo uso das linhas de equilíbrio e operação 
 
Equilíbrio 
• Quando o soluto está completamente dissolvido e a concentração da solução 
assim formada é uniforme 
yxe = 
• A concentração do líquido retido pelo sólido da partida de qualquer estágio é a 
mesma que aquela do líquido que sai do mesmo estágio 
 
4 
 
Linha de Operação 
• Balanço de Massa 
 
 Solução Total 
 
 
 Soluto 
 Resolvendo para 
xN+1 e eliminando VN+1: 
 
Equação da Linha de Operação 
 
• Dois casos devem ser considerados: 
 
 Densidade e viscosidade da solução variam com a concentração do soluto 
 Inclinação da linha de operação varia 
 
 A massa da solução retida pelo sólido é independente da concentração 
 L é constante e a linha de operação é uma reta 
 
Lixiviação em contra-corrente 
 
MNLNLNB
xMxVyLxVyL
MVLVL
MNN
AAANANA
NN
MNN
...
.....
00
110
110
110
===
=+=+
=+=+
++
+
 
5 
 
 
• L0MVN+1 devem ser pontos de uma reta 
• V1MLN devem ser pontos de uma reta 
• Geralmente conhece-se: 
 Fluxos e composições de L0 e VN+1 
 Concentração desejada na saída yAN 
• Podemos calcular: 
 NM e xAM 
• Plotar ponto M 
 
Equação do Ponto de Operação 
 
...1110
2110
11
1120
=−=−=−=
=−=−
+=+
+=+
++
+−
NNnn
nnnn
VLVLVL
VLVL
VLVL
VLVL
 
• Balanço para o soluto A 
 
10
00
10
1
1
10
10
.
....
110
VL
LN
VL
B
N
VL
xVyL
VL
xVyL
x
NN
ANANAA
A
NN
−
=
−
=
−
−
=
−
−
=

+
+

+
 
6 
 
• Balanço para os sólidos 
10
00
10
1
1
10
10
.
....
110
VL
LN
VL
B
N
VL
xVyL
VL
xVyL
x
NN
ANANAA
A
NN
−
=
−
=
−
−
=
−
−
=

+
+

+
 
 
Eficiência de estágio 
• A taxa de lixiviação é amplamente governada pela taxa de difusão através do 
sólido e o número de estágios real requerido pode ser consideravelmente maior 
que o número de estágios ideal