Magíster en Ciencias de la Ingeniería Metalúrgica

Los residuos de tarjetas de circuitos impresos (WPCB) son una materia prima fundamental en la minería urbana para el reciclaje de metales en las sociedades modernas. En ese contexto, se llevaron a cabo procedimientos de reducción de tamaño, para luego comparar los procesos de clasificación magnética de residuos de teléfonos móviles (MP-WPCB) y por clases de tamaño de residuos de computadores portátiles (NC-WPCB), obteniendo una eficiencia de separación del 76.8% y 53.7% para el hierro. Posteriormente se estudió la lixiviación de cobre de MP-WPCB y NC-WPCB a diferentes temperaturas (20, 30, 40 y 50 °C), diferentes dosificaciones de peróxido de hidrógeno (6%, 3%, 1% y 0,5%/hora) y distinta razón sólido:líquido, en solución de ácido cítrico, donde a 1.5% de H2O2, 0.1 mol/L de ácido cítrico, razón sólido:líquido de 1 g:100 mL y agitación de 300 rpm a 25 °C, se logró generar un PLS estable con 3.11 g/L de cobre y bajas concentraciones de impurezas de hierro, plomo, níquel y cinc (11, 5, 12 y 100 mg/L, respectivamente). Dando cuenta de un proceso ácido-oxidativo, con mecanismo de control de reacción mixto y una energía de activación de 45.69 kJ/mol, estimada a partir del modelo del núcleo sin reaccionar. Además, existe la posibilidad de formar oxalato de cobre sólido cuando se emplean altas concentraciones de H2O2 y se incrementa la temperatura de operación, lo que se asocia a un abrupto incremento en el pH y de la temperatura de la solución, además de un intenso burbujeo. Lo anterior, concuerda con la naturaleza exotérmica de las reacciones de descomposición del peróxido de hidrogeno. Sumado a lo anterior, se estudió la concentración, purificación y cambio de matriz del PLS mediante extracción por solventes. Para la extracción se utilizó LIX84-IC al 10% v/v y al 15% v/v (extractante/diluyente), reportando eficiencias de extracción superiores a 95% y 99% a partir de la razón 1:2 (O:A), respectivamente. La re-extracción se llevó a cabo con el orgánico cargado en contacto con medio citrato (descartado del proceso por baja eficiencia de re-extracción) o sulfato, utilizando ácido cítrico o ácido sulfúrico, respectivamente. En matriz de sulfato se obtienen eficiencias de re-extracción superiores a 97% y 94% a partir de la razón 2:1 (O:A) para los orgánicos cargados provenientes de extracción. Finalmente, se generan dos cátodos mediante electro-obtención que superan la inspección visual y física, mientras que el análisis químico por EAA arroja 99.93% y 99.94% de cobre y sin elementos contaminantes acorde a la norma ASTM B115-10. Además, los cátodos se producen a 94.2% y 94.75% de eficiencia de corriente, con consumos específicos de energía de 1912 kWh/ton y 1914 kWh/ton. Por lo tanto, integrando en una línea productiva lo descrito anteriormente, se desarrolló un nuevo enfoque de proceso aplicado a la ruta hidrometalúrgica tradicional para generar cobre catódico de grado A: lixiviación en medio citrato-peróxido de hidrógeno (75.1% de recuperación), extracción en medio citrato-peróxido (99.7% de eficiencia promedio), re-extracción (93.6% de eficiencia promedio) y electro-obtención en medio sulfato (94.5% de eficiencia de corriente promedio), obteniendo un cátodo con pureza superior a 99.9%