RECUPERACIÓN Y GENERACIÓN DE ACIDO DESDE EFLUENTES LÍQUIDOS POR ELECTRODIÁLISIS

Abstract

En el presente trabajo de memoria se evaluó la recuperación de ácido sulfúrico desde efluentes líquidos y purgas generadas en operaciones extractivas de cobre mediante electrodiálisis. Actualmente, los efluentes líquidos son neutralizados, generando residuos sólidos, o son diluidos y retornados al proceso águas arriba? desperdiciando valiosa materia prima como el ácido sulfúrico, el cual es el principal insumo de la ruta hidrometalúrgica en la recuperación de cobre y posee un alto costo (aproximadamente 120 US$/Ton H2SO4). Se determinó la especiación de los electrolitos de trabajo, la cinética de recuperación de ácido sulfúrico, la pureza del ácido y el consumo específico de energía. Asimismo se evaluó el efecto de la densidad de corriente, el grado de dilución de los efluentes líquidos y la temperatura. En este trabajo se usaron electrolitos sintéticos que simulan a los efluentes líquidos, una celda tipo batch con cinco compartimentos y una fuente de poder. Los análisis químicos se realizaron mediante titulación potenciométrica y espectrofotometría de absorción atómica. El transporte de masa dominante en electrodiálisis es la migración de iones por la acción de un campo eléctrico, sin embargo también está presente el transporte por difusión y convección no forzada. Se trabajó con diversos tipos de electrolitos, los cuales se agrupan en sistemas. En el sistema Cu(II) ? H2SO4 ? H2O las especies de cobre formadas fueron Cu+2, CuHSO4+ y CuSO4. En cambio para sistemas Co(II) ? H2SO4 ? H2O la única especie metálica en solución fue Co+2. Para sistema Fe(III) ? H2SO4 ? H2O, la especie predominante es la neutra FeH(SO4)2 (mayor al 90%) y la especie catiónica FeSO4+. Por último, se investigó el sistema Cu(II) ? HCl ? H2SO4 ? H2O, donde se formaron las especies CuCl+ y CuCl2. La importancia de la especiación radica en el conocimiento de las especies que se están transportando en cada experimento y cómo éstas afectan la recuperación de ácido. Se determinó el tiempo experimental para cada electrolito. Aquéllos más concentrados presentaron tiempos mayores a 3 horas. En base a los resultados de la investigación se determinó que a medida que aumenta la densidad de corriente del sistema, la recuperación de ácido sulfúrico también aumenta. Por ejemplo, para un electrolito de 180 g/L H2SO4 + 40g/L Cu la recuperación de ácido fue de 1.66 y 7.82 mol/h/m2 para densidades de corriente de 100 y 700 A/m2, respectivamente. La pureza del ácido alcanzada para este electrolito a 700 A/m2 fue de 94% y el consumo específico de energía fue de 4.1 kWh/kg H2SO4. Además, se determinó que la recuperación de ácido sulfúrico es mayor para electrolitos más diluidos y temperaturas superiores a 25oC. Parte de este trabajo se presentó en el Congreso Internacional Hydrocopper 2011. Via del Mar, Chile, Julio 2011.