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Diseño de mejores prácticas operacionales en el procesamiento de concentrados de molibdeno para minera Los PelambresFredes Muñoz, Sebastián Alberto January 2015 (has links)
Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta el 23/6/2020. / Ingeniero Civil Químico / Ingeniero Civil en Biotecnología / El objetivo de este trabajo es diseñar estrategias de proceso que conduzcan a la implementación de mejores prácticas operacionales para los procesos de Cementación de cobre y Cloración de soluciones ferrosas para la producción de soluciones lixiviantes en la Planta de Lixiviación Férrica de Minera los Pelambres (AMSA).
Para llevar a cabo lo anterior, la metodología del trabajo se dividió en las siguientes tres etapas independientes: (i) análisis estadístico histórico de los datos industriales de ambos procesos durante los meses de junio, julio y agosto del año 2014, (ii) realización de experimentos de cementación para evaluar el efecto de utilizar 4 materiales cementantes distintos (en geometría y composición) en la eficiencia y cinética del proceso, (iii) desarrollo de un modelo semi-empírico del proceso de Cloración basado en los datos industriales mediante un ajuste de parámetros. Posteriormente, se realizó una integración de la información obtenida para generar rangos de operación óptimos de variables relevantes para aumentar la eficiencia del proceso global.
Se determinó que las principales causas en la disminución de la eficiencia del proceso de cementación de cobre corresponden a: (a) un exceso de la concentración de ion férrico en la solución de alimentación a cementación sobre 22 [g/L ] y a (b) una masa insuficiente de material cementante que no asegura una razón [(kg Cu)/(kg Fe^0 )] de 0,84.
El estudio experimental de Cementación indica que los materiales que poseen mayor área superficial específica permiten obtener mejores resultados y mantienen su reactividad luego de 30 [min] de reacción. Estos materiales funcionarían bien aún a bajas concentraciones de cobre inicial en solución. Adicionalmente, se estableció que es posible cementar cobre utilizando chips de bolas de acero, desechos provenientes del proceso de Molienda, lo que genera una oportunidad interesante para la reutilización de este material.
Existe una dependencia estadística entre la eficiencia de los procesos de Cementación y Cloración y la razón entre la concentración de ion férrico y la concentración de ion ferroso ([Fe^(+3) ]/[Fe^(+2) ] ). Los rangos operacionales recomendados para esta variable que conducen a la implementación de mejoras operacionales, pues logran eficiencias en los procesos de Cementación y Cloración de [80%-100%] y [92,5%-100%], respectivamente, son:
Lixiviación Cementación Cloración
[13,1 - 39,5] [0,00 - 0,14] [0,00 - 0,02]
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Caracterización mineralógica del proceso metalúrgico y su impacto en la producción de concentrados de Cu y Mo en CMDICContreras Torres, Lucas Francisco January 2015 (has links)
Geólogo / En el presente trabajo se realizó una caracterización mineralógica del proceso de obtención de concentrados de Cu y Mo en la Compañía Minera Doña Inés de Collahuasi para determinar si el comportamiento real de las especies minerales encontradas en el yacimiento es el mismo que el comportamiento esperado. Se tomaron muestras en 8 puntos de tal forma de representar un flujo de material a lo largo de todo el proceso. Para conocer la mineralogía se realizaron análisis de XRD, XRD-XRF, Qemscan y extracción parcial, para la geoquímica se utilizaron datos de ICP-OES y absorción atómica. Las concentraciones obtenidas para los minerales mayores fueron similares para todas las técnicas, por este motivo, y la mayor resolución en las especies minerales menores, se utilizaron los resultados de Qemscan para los análisis posteriores. Es así como se determinó que las menas de Cu (calcopirita, bornita y calcosina/covelina) y Mo (molibdenita) tienen un comportamiento real que es igual al esperado, lo mismo se aplica para los principales minerales de ganga (cuarzo, pirita, muscovita, biotita, plagioclasas y feldespatos). Sin embargo, la pirofilita; perteneciente a la familia de los filosilicatos, tiene un comportamiento que se escapa del esperado, ya que luego de abandonar el proceso hacia el tranque de relaves su concentración aumenta notoriamente en el concentrado de Mo. La diferencia en el comportamiento de este mineral en comparación a los otros filosilicatos estaría determinada por la asociación de estos últimos a los sulfuros de Cu y poseer una estructura interna que presenta mayor cohesión entre las capas que los forman. Se encontró que la calcopirita controlaría el comportamiento del Zn, el Pb y el Sb, 3 penalties para el concentrado de Cu, al igual que el Bi el que estaría controlado por reemplazos en la estructura de la tenantita. La pirita por su parte controlaría parte del comportamiento del As, otro penalty para el concentrado de Cu. Con el factor de concentración, se calculó la concentración inicial máxima de cada penalty para que esté bajo el límite permitido en el concentrado final. Con esta información se pueden determinar bloques potencialmente problemáticos y prever su impacto antes de ser procesados.
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Lixiviación de minerales sulfurados de cobre de baja ley en columnas unitarias utilizando la tecnología CuproChlor®Duque Soto, Ricardo Andrés January 2014 (has links)
Memoria para optar al título de Ingeniero Civil de Minas / Este trabajo tiene por objetivo estudiar experimental y teóricamente la lixiviación de sulfuros de cobre de baja ley en columnas unitarias enchaquetadas, aplicando el protocolo CuproChlor®, actualmente implementado en Minera Michilla (Antofagasta Minerals S.A.). Se evaluó el impacto de cambios en el tiempo de pretratamiento aglomeración-curado sobre la cinética de extracción de cobre. Los experimentos de lixiviación se realizaron a 40°C en las columnas unitarias enchaquetadas y consistieron en pruebas realizadas en dos etapas: (i) 45 días de riego con solución ILS (solución intermedia de lixiviación), y (ii) 10 días de riego con solución de refino. La estimación de la extracción de cobre desde un mineral de baja ley (0,3% Cu), involucró un desafío significativo a nivel de las técnicas de análisis utilizadas, así como también en la estrategia de manejo de datos experimentales. Se formularon dos vías para la estimación de la extracción de cobre vía balances de masa y, en forma separada, se determinó la extracción global de cobre usando el análisis de ripios de cada una de las columnas. La extracción global de cobre obtenida por balances de masa sobreestimó la extracción global obtenida usando el análisis de ripios. Utilizando el análisis de error por propagación, se obtuvo que dicha sobreestimación está dentro del rango de incerteza de los cálculos. Con respecto al ácido durante el proceso, en un comienzo este se consumió pero luego existió generación del mismo, probablemente debido a la liberación de protones provocada por reacciones paralelas que se espera que ocurran dentro del sistema tales como la reducción de azufre elemental y la oxidación de la calcosina, ambas con reducción de férrico. Con la extracción de cobre corregida, se construyó un modelo de componentes cinéticos de lixiviación utilizando el modelo del núcleo sin reaccionar controlado por reacción química. Lo anterior se consideró debido a que las entalpías de reacción de los sulfuros de cobre presentes en el sistema son del orden de 20kJ/mol o mayor. Se obtuvo una buena correlación entre la composición asociada a cada componente cinético de lixiviación con la mineralogía inicial presente en el sistema: el componente de lixiviación rápida tiene una fracción másica de cobre de 1,73% aprox. (promedio) lo que concuerda con los bajos porcentajes en masa de cobre asociados a óxidos de cobre en el mineral, que son cercanos al 4,5%. Los sulfuros de cobre presentes en el sistema, poseen un alto porcentaje en masa de cobre (57%) y un alto grado de liberación (principalmente la calcopirita). Dichos porcentajes corregidos con la liberación correlacionaron bien con los porcentajes másicos de los componentes intermedios y lentos obtenidos con el modelo, que juntos representan cerca del 30% en el mejor de los casos. Se observó que el tiempo de pre-tratamiento del mineral no tiene un efecto importante sobre la extracción final de cobre, pero sí sobre la cinética inicial de extracción. En efecto, a mayor tiempo de aglomeración-curado mayor la cinética de extracción durante las primeras horas. Adicionalmente, estudios termodinámicos de las reacciones electroquímicas y de la especiación del sistema acuoso del protocolo CuproChlor® permitieron concluir que el ión férrico no se regenera por la presencia de iones cúpricos libres en solución. Solo la presencia de iones mono-clorurados permitiría la regeneración del oxidante solo si se trabaja con una razón baja de férrico/ferroso y concentración controlada de la especie oxidante.
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Impactos geológicos en el grado de liberación de los sulfuros de cobre en el procesamiento mineral de los pórfidos CU-MO, Distrito Escondida, Región de AntofagastaAlexandrov Tchobanov, Velin January 2016 (has links)
Magíster en Ciencias, Mención Geología.
Geólogo / El grado de liberación de los sulfuros de mena de Cu es uno de las principales incógnitas del procesamiento mineral. Como la flotación está fuertemente influida por la superficie libre de los minerales económicamente importantes, poder cuantificarlo sería de gran utilidad para optimizar los circuitos de molienda, y estimar la recuperación del mineral. La herramienta de uso común para cuantificar la liberación es QemSCAN, pero su costo elevado, junto a la no-aditividad del parámetro de liberación, no permiten la creación de un modelo confiable.
Esta tesis se enfoca en determinar los parámetros mineralógicos y texturales, y los parámetros de ensayos geometalúrgicos de dureza (SPI, BWI) más influyentes en determinar el grado de liberación de los minerales sulfurados de Cu. Las relaciones encontradas pueden servir de mejorar la precisión de un modelo de liberación, sin incrementar sustancialmente el costo. Se disponen de 120 ensayos QemSCAN de Escondida y Escondida Norte, datos de ensayos SAG Power Index (SPI) y Bond Work Index (BWI) y 20 cortes transparentes y pulidos de Escondida Norte.
Se muestra que la liberación >90% en las zonas de sulfuros secundarios, Cc+Py es menor que la liberación >90% de las zonas de sulfuros primarios y mezclados. Esto es concordante con las relaciones directas entre liberación y tipo de sulfuro, asociación con Pirita, asociaciones con minerales de forma lateral y asociaciones complejas. Al mismo tiempo, se detecta que la diseminación y la oclusión en otros minerales, no es un problema mayor de liberación. Se evidencia además la relación negativa entre liberación y mayor contenido de Arcillas, y una relación positiva con el mayor contenido de Qz+Feldespatos. Se identifica que un mayor tamaño de grano de los sulfuros de Cu también contribuye a una mejor liberación. Se muestra que los ensayos SPI y BWI tienen poca influencia en el grado de liberación, y se infiere que esto se debe a su metodología.
Los cortes transparentes/pulidos de Escondida Norte permitieron observar las asociaciones mineralógicas presentes y sus relaciones texturales. Se observó que el tamaño grano del sulfuro y los bordes de asociación simples y rectos pueden contribuir a la fácil liberación. Esto se ve principalmente en sulfuros primarios y en vetillas.
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Proyecto AnicoTabilo Christoforou, Francisca Ignacia January 2012 (has links)
Ingeniero Civil de Minas / El Proyecto ANICO , es un proyecto minero-metalúrgico, que se encuentra ubicado en la Provincia del Choapa, Comuna de Canela, IV Región de Coquimbo. Consiste en una planta de beneficio de minerales oxidados de cobre (Planta Puerto Oscuro), productora de cristales de sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4* 5H2O) grado alimenticio, en base al abastecimiento de minerales de las pertenencias mineras ANICO 1/5 así como también de minas del sector, con leyes fluctuantes entre 0,8 y 2,0% de cobre.
Se plantea un tratamiento a un nivel inicial de 5.000 [t/mes] o bien 200 [t/d] por un periodo de 10 años, mediante los procesos de chancado, aglomerado y curado, lixiviación, extracción por solvente (SX), cristalización (CR), recristianización (RC), secado y envasado.
La justificación del proyecto ANICO radica en la existencia de un fuerte y sustentable mercado de derivados de cobre potenciado por la agroindustria y la estrechez de la oferta, un gran potencial de explotación de minerales a nivel medio menor en todo el distrito minero y la ubicación y exigencias de los poderes de compra de ENAMI en la zona que obligan a la derivación de los productores a otras plantas. Dado lo anterior existe una posibilidad cierta para la Planta Puerto Oscuro de convertirse en un poder comprador fuerte e importante en la zona.
Para un procesamiento de 60.000 [t/año] de mineral, y un horizonte de evaluación de 10 años, el costo de operación para una ley media estimada de alimentación a planta de 1,47 %Cu, alcanza los 75,48 [USD/t] de mineral, o bien en términos del producto final este costo es de 1,63 [USD/ kg] de sulfato de cobre pentahidratado.
La evaluación técnico-económica del Proyecto Anico arroja como resultado un VAN de 11.400.000 [USD] aprox., teniendo en cuenta que el proyecto es rentable por una parte con minerales de leyes superiores o iguales a 1,024% de Cu, y por otra con un precio del sulfato de cobre superior a 1,892 [USD/kg].
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Optimización del proceso de sinterización de molibdeno con fase líquida de cobreSoto Yancan, Benjamín Manuel January 2014 (has links)
Ingeniero Civil Mecánico / La fabricación de piezas de molibdeno por el método tradicional de fundición es difícil y costosa debido a su alto punto de fusión (2563 ºC), por lo que una alternativa es la sinterización en fase sólida, donde se necesitan temperaturas del orden de 1600 a 2000ºC. Sin embargo, es posible disminuir aún más la temperatura requerida para tal proceso si este último se realiza en presencia de una fase líquida, lo que permite trabajar a temperaturas cercanas a 1000ºC.
Una de las etapas más importantes en la densificación del último proceso mencionado, es la disolución en el líquido de los elementos que constituyen las partículas más pequeñas y su reprecipitación sobre las partículas más grandes. Para el éxito de esta etapa, se requiere que el sólido sea soluble en la fase líquida, por lo que se utiliza el proceso de molienda mecánica para generar una solución sólida metaestable.
El objetivo del presente Trabajo de Título es estudiar el efecto de usar polvos prealeados de Mo-Cu mezclados con Mo elemental, en vez de polvos elementales o polvos prealeados de Mo-Cu, sobre el proceso de sinterización del Mo con presencia de una fase líquida de Cu.
Para obtener las soluciones sólidas metaestables se realizan una serie de moliendas húmedas, de 30 h de mezclas de polvos elementales de Mo con distintas cantidades de Cu (10,20, 30%v y 50%p). Los polvos Mo50%pCu derivados de la molienda son estudiados para 10, 20, 30 h del proceso y posteriormente son mezclados con polvos de Mo hasta alcanzar distintos contenidos de Cu (10, 20 y 30%v). Paralelamente se mezclan (sin moler) polvos elementales de Mo con distintos contenidos de Cu (10, 20 y 30%v). Los polvos se compactan a una presión de 450 MPa y posteriormente se sinterizan, en atmósferas neutra y reductora, a 1150ºC por 1 h. Las probetas sinterizadas son caracterizadas por su densidad, dureza y microestructura.
Tanto para los polvos aleados como para los simplemente mezclados, al aumentar la cantidad de cobre en las muestras, incrementa ligeramente la densidad en verde, sin embargo para los formados por mezcla de polvos aleados y polvos elementales de Mo la densidad no varía notoriamente.
Los resultados posteriores a la etapa de sinterización muestran que para todas las muestras, el aumento de la cantidad de cobre y condiciones reductoras influyen positivamente en la densificación, donde los compactos fabricados por únicamente polvos aleados y sinterizados en una atmosfera de Ar+10%H2 obtienen la mayor densidad, dureza y densificación.
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Metodología de análisis del proceso de fusión flash de concentrados de cobre - Fundición Chuquicamata - basada en un sistema de informaciónPichuante Pérez, Juan Alfredo January 2016 (has links)
Ingeniero Civil Químico / El objetivo del presente trabajo fue proponer una metodología de análisis de procesos metalúrgicos, específicamente del proceso de fusión flash de concentrados de cobre, que entregue las bases para el diseño de un sistema de información representado por un panel de supervisión con despliegues de gráficos e indicadores. El trabajo se enmarcó en un proyecto relacionado con el Horno Flash de la Fundición Chuquicamata, en el cual el objetivo de análisis fue estudiar la variabilidad de la ley de cobre en el eje.
En relación a la metodología propuesta, inicialmente se compararon tres metodologías de análisis de procesos ampliamente utilizadas: (i) mantenimiento productivo total, (ii) mantenimiento basado en la confiabilidad y (iii) mantenimiento total de la calidad, a partir de las cuales se lograron establecer las bases y conceptos necesarios para plantear un análisis formal. Este análisis se basó en que los procesos se pueden descomponer conceptualmente en funciones que se interconectan entre sí a través de relaciones causales. La metodología propuesta comprende, entonces, una serie de herramientas que se aplican de manera ordenada por etapas, de forma que la información de una etapa es utilizada en la siguiente.
Como resultado de la aplicación de esta metodología al proceso de fusión flash, se determinó que hay subprocesos que intervienen más que otros en la variabilidad de la ley de cobre en el eje como, por ejemplo, el proceso de mezcla de carga influye más que el proceso mismo de fusión. Esto se explica porque la alimentación de carga, a través del flujo de alimentación y su composición, interviene en el punto de equilibrio operacional del proceso.
Se plantearon las bases para la conformación de un sistema de información a través de la determinación de indicadores (ej. desviación estándar del flujo de alimentación, error de dosificación, entre otros) y la creación de herramientas enfocadas en mejorar la información disponible del proceso (ej. escenario de stock de tolvas y estimación de leyes de alimentación). Como ejemplo tangible de su aplicación se desarrolló un panel de supervisión con la ayuda de los programas ProcessBook y DataLink de PI-System, con gráficos en tiempo real de los indicadores y herramientas sugeridas.
La metodología propuesta es capaz de responder a tres motivaciones claves: (i) valorización de la información del proceso para una toma de decisiones de carácter operacional más completa, (ii) mejora de la comunicación entre el ingeniero del proceso y los analistas de procesos, y (iii) mejora de la capacidad de registro de la información que proviene de la experiencia y el conocimiento generado a través de ella. / 16/8/2021
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Estudio electroquímico para la recuperación de antimonio de efluentes del electro-refinado de cobre por electrodeposiciónHernández Pérez, Lorena 27 April 2024 (has links)
[ES] Esta Tesis Doctoral se centra en la recuperación mediante electrodeposición del Sb presente en un efluente residual proveniente de la metalurgia del cobre. El efluente en el que se basa este estudio se produce en el proceso de regeneración con HCl concentrado de las resinas de intercambio iónico de una de las subetapas del electro-refinado del cobre. Se trata de un electrolito ácido que contiene diversas impurezas, entre las que destacan, Sb y Bi, que son considerados materias primas críticas por la Unión Europea, debido al riesgo de suministro que presentan y a su importancia en la economía.
El objetivo de esta Tesis es la recuperación del Sb y la reutilización del HCl. Para alcanzar ambos propósitos se ha estudiado el empleo de la electrodeposición como operación de separación para el tratamiento del efluente. Este proceso se ha investigado mediante técnicas electroquímicas, en particular, voltametría cíclica y de barrido lineal.
En primer lugar, se ha realizado el estudio con disoluciones sintéticas que emulan el efluente generado en las metalurgias chilenas. La caracterización electroquímica de la disolución de Sb en medio HCl ha evidenciado que la reducción del Sb(III) a Sb metálico está limitada por la transferencia de materia y que una concentración elevada de HCl favorece la recuperación del Sb. Los ensayos de electrodeposición han destacado la relevancia de las reacciones secundarias, la reacción de evolución del hidrógeno (HER) y la generación de cloro, y su influencia negativa sobre la deposición de Sb. La HER tiene lugar en el cátodo y conlleva la generación de burbujas de hidrógeno a elevadas densidades de corriente, que reducen la superficie útil del electrodo de trabajo e incluso causan el desprendimiento del depósito de Sb. Por su parte, la generación de cloro gas en el ánodo provoca la redisolución de los depósitos de Sb desprendidos a causa de la HER. Tras la realización de estos ensayos se ha concluido que se puede aumentar la tasa de recuperación de Sb si se tienen mayores concentraciones del elemento en la disolución o si se mejoran las condiciones hidrodinámicas.
Se ha analizado también cómo influye la presencia de Bi en la disolución sintética durante la electrodeposición del Sb. El potencial de reducción de ambos elementos es similar, lo que implica que la recuperación individual de Sb sea compleja. No obstante, si se trabaja bajo condiciones en las que no se supere la densidad de corriente límite del sistema, se logra una elevada selectividad hacia el Sb. Si la concentración de Bi en la disolución es superior a la de Sb, se electrodepositan ambos elementos, pero se logra un elevado valor de eficiencia de corriente debido a que la influencia de la HER sobre el Bi no es tan fuerte.
A continuación, se ha estudiado la aplicación de las técnicas previamente analizadas con un efluente real, facilitado por una empresa española. Se ha verificado que las conclusiones obtenidas con las disoluciones sintéticas son aplicables al efluente real. En particular, se ha confirmado que, al aumentar la densidad de corriente aplicada, la deposición de Sb se ve mermada debido a la relevancia del resto de reacciones: la reducción de los demás elementos y la evolución del medio. Los depósitos obtenidos contienen algunos de los elementos presentes en el efluente real: Sb, Bi, As y Cu, siendo mayoritario el primero. Como resultado, se ha concluido que es posible purificar el HCl mediante la electrodeposición de los elementos contenidos en el electrolito.
Finalmente, se ha planteado la posibilidad de sustituir el HCl empleado como regenerante por un disolvente eutéctico profundo, debido a la alta solubilidad de metales y su procedencia de fuentes renovables. En particular, la investigación se ha llevado a cabo con la oxalina, la cual presenta una elevada capacidad de disolución para el Sb y una amplia ventana de potencial que beneficiaría la aplicación de la técnica de electrodeposición para la recuperación del Sb. / [CA] Esta Tesi Doctoral se centra en la recuperació mitjançant electrodeposició del Sb present en un efluent residual provinent de la metal·lúrgia del coure. L'efluent en què es basa este estudi es produïx en el procés de regeneració amb HCl concentrat de les resines d'intercanvi iònic d'una de les subetapes de l'electro-refinat del coure. Es tracta d'un electròlit àcid que conté diverses impureses, entre les quals destaquen, Sb i Bi, que són considerats matèries primeres crítiques per la Unió Europea, a causa del risc de subministrament que presenten i a la seua importància en l'economia.
L'objectiu d'esta Tesi és la recuperació del Sb i la reutilització de l'HCl. Per assolir aquests dos propòsits s'ha estudiat l'ús de l'electrodeposició com a operació de separació per al tractament de l'efluent. Este procés s'ha investigat mitjançant tècniques electroquímiques, en particular, voltametria cíclica i de rastreig lineal.
En primer lloc, s'ha realitzat l'estudi amb dissolucions sintètiques que emulen l'efluent generat a les metal·lúrgies xilenes. La caracterització electroquímica de la dissolució de Sb en medi HCl ha evidenciat que la reducció del Sb(III) a Sb metàl·lic està limitada per la transferència de matèria i que una concentració elevada de HCl afavorix la recuperació del Sb. Els assajos d'electrodeposició han destacat la rellevància de les reaccions secundàries, la reacció d'evolució de l'hidrogen (HER) i la generació de clor, i la seua influència negativa sobre la deposició de Sb. La HER té lloc al càtode i comporta la generació de bambolles d'hidrogen a elevades densitats de corrent, la qual cosa reduïx la superfície útil de l'elèctrode de treball i fins i tot causa el despreniment del depòsit de Sb. Per la seua banda, la generació de clor gas a l'ànode provoca la redissolució dels depòsits de Sb despresos a causa de la HER. Després de la realització d'estos assajos s'ha conclòs que es pot augmentar la taxa de recuperació de Sb si es tenen majors concentracions de l'element en la dissolució o si es milloren les condicions hidrodinàmiques.
S'ha analitzat també com influïx la presència de Bi en la dissolució sintètica durant l'electrodeposició del Sb. El potencial de reducció dels dos elements és similar, la qual cosa implica que la recuperació individual de Sb siga complexa. No obstant això, si es treballa sota condicions en què no se supere la densitat de corrent límit del sistema, s'aconseguix una elevada selectivitat cap al Sb. Si la concentració de Bi en la dissolució és superior a la de Sb, s'electrodepositen ambdós elements, però s'aconseguix un elevat valor d'eficiència de corrent pel fet que la influència de la HER sobre el Bi no és tan forta.
A continuació, s'ha estudiat l'aplicació de les tècniques prèviament analitzades amb un efluent real, facilitat per una empresa espanyola. S'ha verificat que les conclusions obtingudes amb les dissolucions sintètiques són aplicables al efluent real. En particular, s'ha confirmat que, en augmentar la densitat de corrent aplicada, la deposició de Sb es veu minvada a causa de la rellevància de la resta de reaccions: la reducció dels altres elements i l'evolució del medi. Els depòsits obtinguts contenen alguns dels elements presents en el efluent real: Sb, Bi, As i Cu, sent majoritari el primer. Com a resultat, s'ha conclòs que és possible purificar l'HCl mitjançant l'electrodeposició dels elements continguts en l'electròlit.
Finalment, s'ha plantejat la possibilitat de substituir l'HCl emprat com regenerant per un dissolvent eutèctic profund, a causa de l'alta solubilitat de metalls i la seua procedència de fonts renovables. En particular, la investigació s'ha dut a terme amb l'oxalina, la qual presenta una elevada capacitat de dissolució per al Sb i una àmplia finestra de potencial que beneficiaria l'aplicació de la tècnica d'electrodeposició per a la recuperació del Sb captat durant el procés de regeneració de les resines. / [EN] This Doctoral Thesis focuses on the recovery by electrodeposition of Sb present in an effluent from the copper metallurgy. The effluent on which this study is based is generated during the regeneration with concentrated hydrochloric acid of the ion exchange resins used in one of the sub-stages of copper electro-refining. It is an acid electrolyte containing several impurities, among them, Sb and Bi, which are considered critical raw materials by the European Union due to their supply risk and economic relevance.
The aim of this Thesis is the recovery of Sb and reuse of HCl. To achieve both objectives, electrodeposition has been studied as a separation operation for the treatment of the effluent. This operation has been investigated through electrochemical techniques, primarily, cyclic and linear sweep voltammetry.
First, the study has been conducted with synthetic solutions emulating the effluent generated in the Chilean metallurgy industries. The electrochemical characterization of the Sb solution in the HCl medium has shown that, mass-transfer limits the reduction of Sb(III) to metallic Sb and a high HCl concentration favors the recovery of Sb. From the electrodeposition tests the relevance and negative influence on Sb deposition of the secondary reactions, the hydrogen evolution reaction (HER) and the chlorine generation, has been proven. The HER occurs at the cathode and involves the generation of hydrogen bubbles at high current densities, which decrease the effective surface area of the working electrode and even cause the detachment of the Sb deposits. The chlorine generation at the anode leads to the redissolution of the Sb deposits detached by the HER. After conducting these experiments, it has been concluded that it is possible to increase the Sb recovery rate, if higher concentrations of this element are present in the solution or the hydrodynamic conditions of the electrodeposition process are improved.
The influence of the presence of Bi in the synthetic solution on the Sb electrodeposition has also been investigated. The reduction potential of both elements is similar, implying that the individual recovery of Sb by electrodeposition is challenging. However, if the operating conditions do not imply exceeding the limiting current density of the system, a high electrodeposition selectivity towards Sb is achieved. If the concentration of Bi in the solution is higher than that of Sb, the simultaneous electrodeposition of both elements takes place, but, on the contrary, a high value of current efficiency is obtained because the influence of the HER on Bi reduction is not as significant as that on Sb deposition.
The application of the previously analyzed techniques has been studied with a real effluent, that was provided by a Spanish company. It has been proven that the conclusions obtained with the synthetic solutions can be applied to a real effluent. It has been confirmed that, as the applied current density increases, the Sb deposition worsens due to the relevance of the other reactions that take place during the process: the reduction of the other elements and the evolution of the medium. The deposits obtained contain some elements present in the real effluent: Sb, Bi, As and Cu, the most significant being the first. From this study, it has been concluded that purifying the HCl by removing the elements contained in the electrolyte via electrodeposition is possible.
Finally, the possibility of replacing the HCl used as a regenerant with a deep eutectic solvent has been considered based on their properties, among which are a high solubility of metals and their synthesis from renewable sources. In particular, the research has been carried out with oxaline, which presents a high dissolution capacity for Sb and a wide potential window that would benefit the application of the electrodeposition technique to recover Sb captured during the resins regeneration process. / Me gustaría agradecer la financiación a la Agencia Estatal de Investigación
(AEI/10.13039/501100011033) (España) bajo el proyecto PCI2019-103535,
gracias al cual he podido desarrollar la presente Tesis Doctoral, y a FEDER
Una manera de hacer Europa / Hernández Pérez, L. (2024). Estudio electroquímico para la recuperación de antimonio de efluentes del electro-refinado de cobre por electrodeposición [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/203892
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