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.