Ingeniero Civil de Minas / El objetivo de este estudio fue separar compuestos de renio y molibdeno en una solución de ácido sulfúrico por medio de electrodiálisis. Se pretendió además determinar la eficacia en la separación de los compuestos, y optimizar los parámetros de operación. Para este proceso se utilizó una celda de 5 compartimientos, que se encontraban separados por membranas de intercambio iónico (aniónicas y catiónicas). El estudio se centró en 4 variables, cuyos valores fueron establecidos de manera de asemejarse a los valores que son utilizados en la industria, de la siguiente forma: Re: 1-3 [g/l] Mo: 0,4-1 [g/l] H2SO4: 1-2 [M] Tº: 25-50º C Los resultados indican que iones de renio migran desde la solución de trabajo hacia el concentrado aniónico, en forma de ReO4-, mientras que el molibdeno se traslada preferentemente hacia el concentrado catiónico, pero a una tasa de transferencia muy baja. Los mejores resultados fueron obtenidos al aumentar la concentración de renio a 3 [g/l] y al aumentar la temperatura de la solución a 50º C, mientras que al aumentar la concentración de ácido la tasa de transporte disminuye y al aumentar la concentración de molibdeno la tensión de celda aumenta sobre los 22 V. Para optimizar los parámetros se realizó una matriz experimental, en la cual se dejaron fijas, la concentración de renio y la temperatura de la solución (3 [g/l] y 50º C respectivamente), variando las concentraciones de molibdeno y ácido sulfúrico en los mismos rango establecidos anteriormente. Con estas consideraciones se logró concentrar, en el mejor de los casos, un 33,1 % del renio inicial en el compartimiento aniónico, con una tensión de celda promedio de 17 V, una tasa de transferencia de 0,415 [mol/m2h] y un CEE de 236,18 [kWh/kg]. Estos resultados fueron conseguidos con 0,4 [g/l] de molibdeno y 1 M de H2SO4. Además se observó un depósito en la membrana aniónica del compartimiento aniónico, formado por un compuesto de renio-molibdeno (3:7), lo que provocó un aumento en la tensión de celda y una disminución en el trasporte de especies desde la solución de trabajo hacia el concentrado aniónico, lo cual además aumenta el consumo de energía del sistema.

No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo / El objetivo principal del presente trabajo de título es generar conocimiento que contribuya al desarrollo de nuevas tecnologías en la producción industrial de renio, enfocándose en la obtención del metal desde soluciones acuosas mediante la técnica de electro deposición. Es por ello que se plantearon dos metas a cumplir: 1) Estudiar la cinética de deposición de renio en soluciones acuosas bajo distintas condiciones de temperatura, agitación, concentración de renio y de ácido sulfúrico y 2) Analizar la morfología y composición química del depósito obtenido en el cátodo para cada experimento. La metodología empleada consistió en la realización de dos ciclos de experimentos, el primero corresponde a ocho experiencias en las que se analizó la influencia de las concentraciones iniciales de ácido sulfúrico (0,5-1,0 M) y de renio (1-3 g/l) y el efecto de la temperatura (25-50ºC) y de la agitación (200-500 rpm) del electrólito a una densidad de corriente fija de 200 A/m2. La segunda serie corresponde a cuatro experiencias finales, tomando los mejores resultados de las exploratorias y cambiando algunos parámetros de interés como la densidad de corriente de celda a 140 A/m2, la concentración de ácido sulfúrico (1,0-2,0 M) y la concentración de renio (1-2 g/l) en solución. Los principales resultados fueron: La morfología de los depósitos se caracterizó por ser homogénea y globular, con un espesor (diámetro del glóbulo) del orden de 1 µm y en algunos casos con bastantes grietas cuando el espesor de la capa es mayor. El nivel de recubrimiento en el cátodo varía entre 60 y 80%. En general se obtuvo un alto porcentaje de renio en el depósito (97,5-99,5%) con muy poco oxígeno (0,0-1,1%) y molibdeno (0,3-1,4%). En dos experiencias se obtuvo nula presencia de oxígeno indicando la existencia de renio metálico en el depósito. Baja eficiencia de corriente en la primera serie de experiencias con una media del 15% y una mayor eficiencia en la serie final con una media del 33%, destacando dos experimentos con valores cercanos al 40%. Los consumos específicos de energía medios fueron de en las experiencias iniciales y de en las experiencias finales, destacando un consumo mínimo de al disminuir la densidad de corriente y por ende reducir la intensidad de la reacción de evolución de hidrógeno. La tensión de celda fue muy poco variable y siempre permaneció en el rango 2,0-2,2 V. El aumento de temperatura a 50ºC disminuyó la tensión de celda respecto de 25ºC pero en cantidades muy bajas (30-50 mV). Puede concluirse que la técnica de electro deposición resultó exitosa tomando en cuenta la alta pureza de los depósitos y los moderados consumos específicos de energía, tornándose una alternativa de producción interesante, digna de seguir estudiando y desarrollando.

El objetivo principal de este estudio fue comprobar el efecto de tener cobre (Cu) en solución al momento de electro-depositar renio (Re), luego se cambiaron distintos parámetros de trabajo (como la temperatura, agitación y concentraciones de Cu y Re entre otros). Esto último con el fin entregar una dirección en la que mejoren los resultados obtenidos tales como las eficiencias de corriente, los consumos específicos de energía (CEE) y los contenidos metálicos. Como se vió en la bibliografía, el uso de esta técnica a escala industrial es inexistente, pero existe un número reducido de publicaciones de diferentes autores que estudian la electro-deposición de este metal a escala de laboratorio. Toda la experimentación realizada durante esta memoria se desarrolló en el laboratorio de electrometalurgia de la Universidad de Chile y el análisis químico y morfológico de las muestras obtenidas se realizó mediante análisis en un microscopio electrónico de barrido (SEM) y microsonda (EDS). Una primera parte de la experimentación entregó una dirección de mejora, en términos de la eficiencia de corriente de Re y el CEE, de los resultados de la electro-deposición disminuyendo la densidad de corriente, aunque este resultado podría verse acotado por el aumento de la deposición de óxidos. A pesar de este problema es importante notar que se obtuvieron depósitos con bajo contenido de oxígeno (con un porcentaje en peso de Re cercano al 97%). La segunda parte indicó que cuando existe Cu en solución, se co-depositan ambos metales. Para el Re, la proporción en peso máxima que se obtuvo fue de un 11% la que se consiguió con 0,5 g/l de Cu en solución y aumentando la temperatura del electrólito. Uno de los problemas de incrementar la temperatura fue el aumento de las impurezas encontradas durante el análisis químico. Este problema se pudo mejorar cambiando el cátodo de acero AISI 304 por uno de titanio. El mejor CEE se obtuvo usando un cátodo de titanio (Ti) y aumentando la temperatura, llegando a ser 5 kWh/kg y a su vez se logró una buena eficiencia de corriente tanto para Re (de 9,4 %) como para Cu (de 25,1 %). Esto último podría ser aún mejor, en función de los resultados obtenidos, aumentado la cantidad de Cu en solución. En todas las imágenes obtenidas, tanto de depósitos de Re como en los de Cu-Re, se observa que la deposición ocurre en forma globular. Pero los depósitos de Cu-Re resultaron ser de un espesor suficiente como para ocultar casi completamente el substrato, no así los depósitos de Re. Es importante notar que a pesar de que se trabajó con soluciones del tipo Re-Mo-Cu-H2SO4 (ácido sulfúrico) yRe-Mo-Cu-NH4OH (hidróxido de amonio), en esta memoria únicamente se incluyen los resultados para las experimentaciones del tipo Re-Mo-Cu-H2SO4- NH4OH, ya que sólo estas últimas presentaron resultados plausibles de ser analizados.

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