SÍNTESIS DE NANOPARTÍCULAS DE FIERRO CERO-VALENTE PARA TRATAMIENTO DE RILES CON ARSÉNICO

Abstract

Chile es el principal productor mundial de cobre, el 80% del metal extraído procede de menas de sulfuros en cuyo proceso se genera residuo industrial líquido (RIL) en volúmenes típicos de 20 [m3/h], y con altas concentraciones de arsénico, en un rango característico de 6000 a 10000 [mg/L]. Dentro de las tecnologías de tratamiento de RILes se encuentra el tratamiento con nanopartículas de fierro cero-valentes (nZVI), las cuales por medio de la presente memoria se proceden a sintetizar y caracterizar a nivel de laboratorio, para posteriormente estudiar su comportamiento a través del grado de remoción de arsénico (As) en Riles sintéticos y Riles reales provenientes de una planta de limpieza de gases de fundición. La selección del procedimiento de síntesis nZVI se determina por la reacción y el control de parámetros. Una vez obtenido el producto de la síntesis, se procede a la caracterización de las nZVI para cuantificar su composición, resultando en promedio 72% de humedad, 11% de fierro elemental, 6% de fierro oxidado y 11% de otros compuestos. Las nZVI sintetizadas se utilizan en pruebas de remoción de arsénico de concentración 3000 [mg/L] en RIL sintético As(III) y RIL sintético As(V) para determinar razones molares Fe/As mínimas requeridas en un tiempo de tratamiento de 60 [min], resultando para la razón molar de 4[mol Fe/mol As]una eficiencia de remoción de 35,45% y 86,73% respectivamente. En base a la misma razón molar se procede a realizar pruebas de remoción de arsénico incorporando las nZVI con adición de peróxido de hidrógeno en RIL sintético As(III), RIL sintético As(V) y RIL real diluido, logrando remociones de 99,99% para los tres casos. En un estudio de Peroxidación Electroquímica (ECP) que se basa en el uso de nanopartículas de fierro comerciales, se encuentran remociones para RIL sintético As(III) de 62,38%, para RIL sintético As(V) de 99,66% y RIL de minería diluido de 96,02%, todas remociones menores a las obtenidas en el presente estudio. Por lo tanto el proceso de uso de nanopartículas de fierro cerovalentes sintetizadas en laboratorio muestra ser una tecnología capaz de remover arsénico a altas concentraciones, mejorando lo propuesto en ECP ya que existe un ahorro de costo de operación al no utilizar electricidad en el proceso. Además el tratamiento logra obtener remociones menores a 0,5 [mg/L], límite máximo permitido de arsénico en cuerpos de aguas receptores por la normativa ambiental.