Valorización de metales y nacidos de aguas de procesos metalúrgicos por integración de tecnologías de membranas

Abstract

Este trabajo consiste en el estudio experimental de la recuperación de ácido sulfúrico (200 a 260 g/l) de corrientes de proceso de la industria metalúrgica del cobre y que están caracterizadas por la presencia de impurezas no metálicas, como el arsénico (8 g/l), así como de impurezas metálicas (Cu, Zn, Pb, Fe, Cd, Ni). El objetivo del estudio es evaluar la recuperación de ácido sulfúrico utilizando un proceso de separación por membranas, donde el contenido de As y de metales (Cu, Zn, Pb, Fe, Cd, Ni) en la corriente de sulfúrico purificada no supere los valores de concentración que permitan su comercialización. El análisis de las corrientes de sulfúrico indicaron la presencia de As como As(III) y As(V) y, el análisis de especiación indicó que en el rango de concentraciones de sulfúrico utilizado, el As se encontraba en las disoluciones como mezclas de H3AsO3, H3AsO4 y H4AsO4+. En consecuencia, el reto más importante del proceso de separación es determinar los factores de selectividad del H2SO4 frente a las distintas formas de As(III) y As(V). La tecnología de membranas seleccionada tras la revisión del estado del arte fue la diálisis por difusión, utilizando membranas de intercambio aniónico. El estudio del proceso de recuperación de sulfúrico de las corrientes modelo se desarrolló utilizando celdas de laboratorio utilizando configuraciones de membrana plana. El transporte de sulfúrico y arsénico, los dos componentes principales de las corrientes modelo, se realizaron en un módulo con una superficie de membrana de 12.7 cm2, con celdas de 200 ml de capacidad y utilizando disoluciones sintéticas de sulfúrico y mezclas de este con As(III) y As(V). Los ensayos realizados utilizando una membrana aniónica (estándar Fujifilm®) en base a grupos amina cuaternaria permitieron obtener: valores de recuperación de H2SO4 del 32 %, factores de eliminación del 95 % para las especies metálicas y del 60% para el caso de las especies de As. En una segunda etapa se utilizó un equipo de diálisis a escala laboratorio incorporando un stack de membranas de intercambio aniónico, con un área de membranas de 929 cm2 (AP-L05), y que trabaja con un sistema de recirculación. Los ensayos, con muestras de una industria metalúrgica, reportaron rendimientos de recuperación de 49 % de H2SO4, factores de separación del arsénico del 60 % y de especies metálicas entre 91 y el 99 %, dependiendo de cuánto tiempo estaba funcionando el equipo.