Remoción de arsénico y antimonio desde soluciones ácidas de cobre mediante electrodiálisis reactiva
J.P. Ibáñez, A. Mayorga & L. Cifuentes
Laboratorio de Procesos Acuosos Aplicados a Metalurgia Extractiva y Protección Ambiental Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Universidad Arturo Prat, - Chile
III Congreso Internacional de Minería, Metalurgia y Materiales, CIM3
Iquique – 20 de Agosto del 2004
ESTRUCTURA
Introducción
Objetivos
Experimentación
Resultados y Discusiones
Conclusiones
Electrodiálisis Reactiva
INTRODUCCIONLos electrólitos de la electrorefinación de cobre contienen impurezas tales como As y Sb lo que genera:
Reducción de la calidad catódica
Efectos negativos en el depósito de Cu
Formación de borras anódicas
Disminución del sobrepotencial
Aumento de la densidad de corriente
Para minimizar los efectos negativos de estas impurezas
PURGAS
Purgar
Electrólito
Etapas sucesivas
de descobrización
vía EW y planta de
tratamiento de sulfato
Eliminación D=1/4
1 m3 pérdidas
40 kg de Cu
0.2 m3 de H2SO4
3 m3 de H2O
Métodos
Alternativos
Alternativas de Tratamiento
Extracción por Solventes
Intercambio Iónico
Carbón Activado
Electrodiálisis (ED)
Electrodiálisis Reactiva (EDR)
Mayor extracción de H2SO4 que de As fase orgánica con alta viscosidad
Refinerías de MIM y Hoboken
Sólo aplicable a Sb y BiRefinerias de Tamano y Nippon-Hitachi
Sólo adsorción de Sb en la Refinería de Niihama (Sumitomo)
A escala Lab. obtención de un electrólito de Cu 100% libre de As
desde Cu-As-H2SO4
ELECTRODIÁLISIS REACTIVA
(+) (-)Rx´s de oxidación (captura de ē)
Rx´s de reducción (entrega de ē)
Técnica ED en la cual uno o ambos electrodos participan electroquímicamente en el proceso con el fin de obtener un producto, utilizando una membrana de intercambio iónico como medio de separación.
Campo Eléctrico
M+
M+
MX
M+
X-
Memb. Catiónica
Soluciónde Trabajo
(Purga)
Soluciónde Trabajo
(Purga)
Catolito
(H2SO4)Catolito
(H2SO4)
OBJETIVOS
Estudiar la remoción de As y Sb por EDR desde soluciones ácidas sintéticas e industriales.
Evaluar la influencia de la densidad de corriente y de la aireación sobre la remoción de As y Sb.
EXPERIMENTACION
ST
MembranaCatiónicaMC-3470(+) (-)
H2SO4
Flujo Catiónico
Pb anodizado c/Co Acero inoxidable
Cu: 10 g/LAs: 4 g/LSb: 0.15 g/LH2SO4: 50 g/L
Densidad de corriente 250 y 500 A/m2
Tiempo experimental 12 y 7 horas
RESULTADOS & DISCUSIONESEfecto de la densidad de corriente
en la remoción de As
4
4,2
4,4
4,6
4,8
5
5,2
5,4
0 2 4 6 8 10 12 14
(Tiempo,h)
mm
oles
de
As
ST a 250 A/m²
ST 500 A/m²
Efecto de la flujo de aireción en la remoción de As
1
2
3
4
5
6
7
0 1 2 3 4 5 6 7 8(Tiempo,h)
mm
oles
de
As
ST 500 A/m²
ST 500 A/m² - 6.6 L/h
Electrólito de refinería500A/m² - 6.6 L/h
Efecto de el flujo de aire en la remoción de Sb
0
20
40
60
80
100
120
140
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Tiempo (h)
mic
ro-m
oles
de
Sb
ST 500 A/m²
ST 500 A/m² - 6,6 L/h
ST Electrólito Industrial deRefinería 500 A/m² - 6.6 L/h
i t % Remoción As % Remoción Sb A/m2 h Sin aire 6.6 L/h Sin aire 6.6 L/h
500 7 18 39 46 64
250 12 0.14 4.9
i t Tasa de Remoción As Tasa de Remoción SbA/m2 h mmol/h mol/h
Electrólito Sintético
i Transporte de Cu
500 A/m2 0.58 mol/h/m2 (91%)
250 12 14 32 23 40
500 7 0.29 10.2
250 A/m2 0.32 mol/h/m2 (89%)
Electrólito Industrial (500A/m2 – 6.6 L/h)
Vol. H2O2 % Remoción Tasa de Remoción mL As Sb As, mmol/h Sb, mol/h
0 15 25 6.4x10-2 0.82
ST
H2SO4
Cu, CuO, Cu2OPbSO4, (Pb(S)
(O,OH)4)
(+) (-)Anodo Cátodo
Transporte de Cobre
2 22 29 9.4x10-2 1.16
0.54 mol/h/m2 (88 %)
CONCLUSIONES
La remoción alcanzada en un electrólto sintético fue de 39% para As y 64 % para Sb a 500 A/m2 y 6.6 L/h de aireación.
Se removió As y Sb mediante oxidación anódica durante un proceso de EDR.
La remoción desde un electrólito industrial diluido disminuye a la mitad para el As y a 1/3 para el Sb debido a la disminución de la energía disponible para oxidación.