Concentración y purificación de iones cúpricos desde un PLS clorurado mediante resinas de intercambio iónico

Abstract

Actualmente, en el área de la hidrometalurgia, se utiliza el proceso de extracción por solvente como medio para la concentración y purificación de iones cúpricos desde la solución lixiviada. Si bien, este proceso es el mas utilizado a nivel mundial, hoy en día la solución de PLS que ingresa al sistema, presenta una disminución en la concentración de cobre y un aumento en la concentración de cloruro, debido a las bajas leyes que se han presentado en diversas plantas mineras y al uso de soluciones cloruradas como medio para lixiviar, respectivamente, presentando algunos inconvenientes en el proceso de SX. Por lo que, sería de gran utilidad pensar en la implementación de alguna otra técnica que permita lograr el mismo objetivo, tal como es el proceso de intercambio iónico por medio de resinas. Considerando lo anterior, se estableció como objetivo principal para este trabajo de tesis, evaluar la concentración y purificación de iones cúpricos desde un PLS clorurado mediante el uso de resinas de intercambio iónico, para ello se utilizaron las resinas XUS 43605 y XUS 43578. Ambas resinas en estudio poseen una alta selectividad del ion de cobre por sobre el ion de hierro, ya que no se presenta variación alguna en la concentración de hierro en solución para ninguna de las condiciones analizadas. Fue posible determinar que la máxima extracción de cobre se logra a un pH de 2, alcanzando un valor cercano al 80% para la resina XUS 43605 y de un 60% para la resina XUS 43578. Considerando los datos de extracción obtenidos bajos los diferentes pH utilizados y el consumo de NaOH para cada uno de ellos, se determina que el mecanismo en estudio corresponde a un intercambio iónico representado por la ecuación [16]. Se realizó la comparación entre los modelos cinéticos de pseudo primer orden y el de pseudo segundo orden, logrando establecer que el modelo que posee la mejor correlación con el sistema en estudio es el de pseudo primer orden de Largergren. Tomando este modelo en consideración, la energía de activación obtenida fue de 1 [Kcal/mol] para la resina XUS 43605 y de 5 [Kcal/mol] para la resina XUS 43578. Fue posible comprobar que el proceso de intercambio iónico en estudio es independiente de la transferencia de masa en el seno de la solución. Además, se determinó que la temperatura no afecta la extracción de cobre desde la solución de trabajo, descartando la presencia de un control químico. Por lo que se establece, que el proceso en estudio posee un control difusional al interior de la resina. Con respecto a la presencia de cloruro en el sistema, se verifico que su variación en la solución de trabajo es mínima, por lo que se determinó que la presencia de cloruro en el sistema no influye en la extracción de cobre. Al realizar el análisis SEM a las resinas sin carga se detectó presencia de ion cloruro en su estructura, indicando que las resinas no deberían de presentar inconvenientes al trabajar con soluciones cloruradas, mientras que el análisis realizado a las resinas cargadas indico la presencia de cristales de NaCl en su superficie, siendo necesario realizar un lavado para disolver dichos cristales. Relacionado al análisis SEM, se demostró que no sería posible asociar el proceso de intercambio iónico en estudio al modelo del núcleo recesivo sin reaccionar. Al trabajar con distintas concentraciones de cloruro en la solución de trabajo, se observa que al aumentar su concentración se produce una disminución en la extracción de cobre producto del aumento de CuCl+ en solución. Se determinó que la isoterma de extracción que representa el comportamiento del intercambio iónico, es el modelo de isoterma de lineal y que al producirse un aumento en la concentración de cloruro, la isoterma se desplazara hacia abajo producto de la disminución en la extracción. Los experimentos columnares, permitieron observar que para el caso de la resina XUS 43605 es posible obtener una solución de descarga con una concentración de 18 [g/L] de cobre y una alta acidez, permitiendo su incorporación en procesos posteriores de recuperación de cobre; a la resina XUS 43578 no fue posible descargarla.