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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
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ESTRUCTURA
Introducción
Objetivos
Experimentación
Resultados y Discusiones
Conclusiones
Electrodiálisis Reactiva
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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
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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
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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
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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)
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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.
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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
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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
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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
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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
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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%)
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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 %)
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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.