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Revista Tendencias en Docencia e Investigación en Química 2019 Año 5 Número 5 Universidad Autónoma Metropolitana, Ciudad de México Página | 476 Extracción de cobre a partir de basura electrónica utilizando los ligantes CO 3 2- y PO 4 3- en el proceso de lixiviación Segura Bailón Brenda Anahí*, Marin López Abigail, Lapidus Lavine Gretchen Terri Universidad Autonoma Metropolitana-Iztapalapa, Departamento de Ingeniería de Procesos e Hidraulica. Avenida San Rafael Atlixco No. 186. Colonia Vicentina, Ciudad de Mexico. CP 09340. *Autor para correspondencia: [email protected] Recibido: 28/julio/2019 Aceptado: 27/agosto/2019 Palabras clave: Lixiviacion selectiva, Cobre, citrato-fosfato Keywords: Selective leaching, Copper, citrate-phosphate RESUMEN Actualmente los residuos electrónicos son una alternativa para recuperar metales base y preciosos. En este trabajo, se planteó una metodología para extraer selectivamente cobre con soluciones de citrato de sodio-peróxido de hidrógeno. Se utilizó un lote de tarjetas de teléfonos celulares (EWPCB, por sus siglas en inglés) con un contenido metálico > 90%. Se implementó el uso de los ligantes 3 2− y 4 3− para inhibir hierro y plomo, éstos se acumulan en la solución y contaminan el producto final. A través de un análisis termodinámico (sistemas Cit- 3 2− y Cit- 4 3− ), un estudio colorimétrico y pruebas experimentales de lixiviación donde se evaluó el efecto del pH y la concentración del ligante (sistema Cit- 4 3− ); se determinó que con 0.5 M Cit, 0.1 M H2O2, 0.2 M (NH4)3PO4, 20 g sólido/L, pH=4.0 y temperatura ambiente el 4 3− impidió la presencia de Fe y principalmente Pb logrando obtener 60% Cu, 41% Fe y 4% Pb. ABSTRACT In recent years the e-Waste has become an alternative for the recovery of base and precious metals. In this work, a methodology to selectively recover Cu with sodium citrate solutions and hydrogen peroxide was studied. The material used for testing was EWPCB from cellphones with a high metallic content (> 90%). Carbonate and phosphate ions ( 3 2− and 4 3− respectively) were used to inhibit Fe and Pb dissolution, which accumulate in the leaching solutions and contaminate the final product. Through thermodynamics analysis (Cit- 3 2− and Cit- 4 3− systems), colorimetric study and experimental leaching tests where the effect of pH and 4 3− concentration were evaluated, it was demonstrated that 4 3− suppressed Fe and Pb dissolution. The most selective conditions were: 0.5 M Cit, 0.1 M H2O2, 0.2 M (NH4)3PO4, 20 g EWPCB/L, pH=4.0 at room temperature, achieving a recovery of 60% Cu with 41% Fe and 4% Pb.

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Extracción de cobre a partir de basura electrónica utilizando los ligantes CO3

2- y PO43- en

el proceso de lixiviación

Segura Bailón Brenda Anahí*, Marin López Abigail, Lapidus Lavine Gretchen Terri Universidad Auto noma Metropolitana-Iztapalapa, Departamento de Ingenierí a de Procesos e Hidra ulica. Avenida San Rafael Atlixco No. 186. Colonia Vicentina, Ciudad de Me xico. CP 09340. *Autor para correspondencia: [email protected]

Recibido: 28/julio/2019

Aceptado: 27/agosto/2019

Palabras clave: Lixiviacio n selectiva, Cobre, citrato-fosfato

Keywords: Selective leaching, Copper, citrate-phosphate

RESUMEN

Actualmente los residuos electrónicos son una alternativa para recuperar metales base y preciosos. En este trabajo, se planteó una metodología para extraer selectivamente cobre con soluciones de citrato de sodio-peróxido de hidrógeno. Se utilizó un lote de tarjetas de teléfonos celulares (EWPCB, por sus siglas en inglés) con un contenido metálico > 90%. Se implementó el uso de los ligantes 𝐶𝑂3

2− y 𝑃𝑂43− para

inhibir hierro y plomo, éstos se acumulan en la solución y contaminan el producto final. A través de un análisis termodinámico (sistemas Cit- 𝐶𝑂3

2− y Cit- 𝑃𝑂43− ), un

estudio colorimétrico y pruebas experimentales de lixiviación donde se evaluó el efecto del pH y la concentración del ligante (sistema Cit-𝑃𝑂4

3−); se determinó que con 0.5 M Cit, 0.1 M H2O2, 0.2 M (NH4)3PO4, 20 g sólido/L, pH=4.0 y temperatura ambiente el 𝑃𝑂4

3− impidió la presencia de Fe y principalmente Pb logrando obtener 60% Cu, 41% Fe y 4% Pb.

ABSTRACT

In recent years the e-Waste has become an alternative for the recovery of base and precious metals. In this work, a methodology to selectively recover Cu with sodium citrate solutions and hydrogen peroxide was studied. The material used for testing was EWPCB from cellphones with a high metallic content (> 90%). Carbonate and phosphate ions ( 𝐶𝑂3

2− and 𝑃𝑂43− respectively) were used to inhibit Fe and Pb

dissolution, which accumulate in the leaching solutions and contaminate the final product. Through thermodynamics analysis (Cit- 𝐶𝑂3

2− and Cit- 𝑃𝑂43− systems),

colorimetric study and experimental leaching tests where the effect of pH and 𝑃𝑂43−

concentration were evaluated, it was demonstrated that 𝑃𝑂43− suppressed Fe and Pb

dissolution. The most selective conditions were: 0.5 M Cit, 0.1 M H2O2, 0.2 M (NH4)3PO4, 20 g EWPCB/L, pH=4.0 at room temperature, achieving a recovery of 60% Cu with 41% Fe and 4% Pb.

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Introducción

En las últimas décadas la obsolescencia programada ha provocado el aumento masivo de basura electrónica y el no tratar adecuadamente estos desechos implica un grave problema de salud y ambiental (OCDE, 2010). De acuerdo con el Análisis Estadístico y Recomendaciones de Política Pública eWaste en América Latina (Magalini et al., 2015) en el año 2015 México se posicionó como el segundo generador de residuos electrónicos, produciendo 958 mil toneladas. Desafortunadamente, en nuestro país no se da un manejo adecuado a este tipo de basura, y los métodos existentes se basan en la incineración completa del desecho, lo que causa la emisión de SO2 y dioxano (Long Le et al., 2011).

Por otro lado, la basura electrónica se ha convertido en una alternativa para la obtención de metales, ya que contiene materiales con alto valor agregado, como Au, Ag, Cu, Fe y Zn (Akcil et al., 2015). Por esta razón, la metalurgia extractiva se ha centrado en proponer nuevos procedimientos con el objetivo de recuperar estos metales. Es así como la hidrometalurgia se ha preocupado por implementar técnicas que conlleven a minimizar los desechos contaminantes, evitar el uso de combustibles y por supuesto, crear procesos con bajos costos de operación e inversión (Herrera y Millones, 2012). Sin embargo, la ruta hidrometalúrgica requiere de tiempos de operación prolongados (días) y varias etapas en el proceso que incluye la lixiviación del material, posteriormente, métodos de separación y purificación. Sin embargo, esto da pauta a que se obtengan metales preciosos, base y pesados a lo largo del proceso (Cui et al., 2008).

Diversas investigaciones (ver tabla 1) apuntan que es posible recuperar metales base, específicamente Cu a partir de este tipo de basura. Sin embargo, el uso de ácidos inorgánicos como agentes lixiviantes generan la disolución de otros metales que pueden contaminar el producto final, son altamente corrosivos y principales contaminantes de efluentes.

Tabla 1. Metodologías propuestas para la recuperación de metales base.

Autores Metales

recuperados Condiciones

experimentales % Recuperación

Oh et al., (2003)

Cu, Fe, Zn, Ni, Al

H2SO4 (2.0 M), H2O2 (0.2 M)

T=85 °C, t=12 h >95%

Kumar et al., (2014)

Cu HNO3 (3.0 M) y H2O2 (10% v) T=90 °C, t=5 h

96%

Calgaro et al., (2015)

Cu, Zn, Al H2SO4 (2.5 M) y H2O2 (20% v) T=75 °C, t=4 h

100% Cu 60% Zn 10% Al

Motivo por el cual, Torres y Lapidus (2017) propusieron un proceso que permitió llevar a cabo la obtención de cobre a partir de soluciones a base de citrato de sodio (Cit, Na3C6H5O7) como agente lixiviante y peróxido de hidrógeno (H2O2) como agente oxidante:

2𝐶𝑢(𝑠)

0 + 2𝐻2𝑂2 (𝑎𝑐) + 2𝐻𝐶𝑖𝑡(𝑎𝑐)2− + 𝐻+ → 𝐶𝑢2(𝐶𝑖𝑡)2𝑂𝐻(𝑎𝑐)

3− + 3𝐻2𝑂(𝑎𝑐)

Ec. (1)

𝐹𝑒(𝑠)0 + 𝐻2𝑂2(𝑎𝑐)

+ 𝐻𝐶𝑖𝑡2−(𝑎𝑐) + 2𝐻+ → 𝐹𝑒𝐻𝐶𝑖𝑡(𝑎𝑐) + 2𝐻2𝑂(𝑎𝑐)

Ec. (2)

𝑃𝑏(𝑠)0 + 𝐻2𝑂2(𝑎𝑐)

+ 𝐻𝐶𝑖𝑡2−(𝑎𝑐) + 2𝐻+ → 𝑃𝑏𝐻𝐶𝑖𝑡(𝑎𝑐) + 2𝐻2𝑂(𝑎𝑐)

Ec. (3)

Además, el citrato de sodio resulta atractivo porque es un agente menos tóxico y contaminante en comparación con los ácidos inorgánicos. Torres y Lapidus (2017) reportaron que es posible recuperar 71% Cu, 83% Fe y 94% Pb, donde la recuperación fue similar en casos donde se utiliza H2SO4, que es el agente lixiviante por excelencia para el cobre; no obstante, la buena recuperación, la presencia de Fe y Pb ocasionaba un consumo excesivo del peróxido de hidrógeno y se acumulaba en la solución lixiviante, contaminando el producto final (cobre metálico).

Por lo anterior, este trabajo tiene como objetivo plantear una metodología que permita recuperar selectivamente cobre contenido en las tarjetas de circuito impreso de teléfonos celulares (EWPCB, por sus siglas en inglés). Para lograrlo se propone el uso de soluciones a base de citrato de sodio (Torres y Lapidus, 2017) y la adición de dos ligantes 𝐶𝑂3

2− y 𝑃𝑂43− , cuya función es suprimir la

disolución de Fe y Pb.

La investigación comenzó con el análisis termodinámico de los sistemas Cit-ligante (Cit- 𝐶𝑂3

2− y Cit- 𝑃𝑂43− ).

Posteriormente, se llevaron a cabo las pruebas experimentales de lixiviación, donde se estudió el efecto del pH, y el efecto en la variación de la concentración del ligante con el propósito de establecer las mejores condiciones en la primera etapa del proceso: lixiviación.

Metodología

Análisis químico de la muestra de residuos electrónicos

El material empleado consistió en un lote de residuos electrónicos provenientes de tarjetas de teléfonos celulares (EWPCB) al cual se removieron las partes plásticas, y después se sometió a una clasificación granulométrica (Figura 1).

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Figura 1. Lote de residuos electrónicos una vez realizada la separación plástica.

Posteriormente, se determinó el contenido metálico realizando digestiones por triplicado con agua regia (HCl: HNO3, 3:1 v/v, 0.1 g muestra en un volumen de 100 mL); se agitó la solución a 200 rpm y se calentó hasta la temperatura de ebullición. Una vez que el volumen se redujo a la mitad, se dejó enfriar manteniendo agitación constante y finalmente, se aforó con agua desionizada (Milipore Mili-Q) hasta un volumen de 100 mL. Se analizaron las muestras mediante Espectrometría de Absorción Atómica (EAA, Varian SpectrAA 220 FS).

Análisis termodinámico de los sistemas: Cit-𝑪𝑶𝟑𝟐− y

Cit-𝑷𝑶𝟒𝟑−

Una vez caracterizado el lote de residuos se determinó utilizar un tamaño de partícula de +3.36 mm, ya que, con base en el análisis químico, esta fracción contenía un alto porcentaje del metal de interés (≈ 90% Cu), como se observa en la tabla 2.

Tabla 2. Contenido metálico presente en la fracción de residuos electrónicos (EWPCB) utilizada en este estudio (+3.36 mm).

Elemento (kg/ton)

Cu 902.08 ± 12.07

Fe 5.53 ± 0.77

Pb 1.47 ± 0.39

Zn 3.90 ± 0.75

Sn 4.13 ± 0.42

Ag 1.07 ± 0.92

Al 2.73 ± 2.57

(g/ton)

Ni 278.33 ± 0.05

Au 25.91 ± 0.002

El análisis termodinámico se realizó a través del software MEDUSA(R) (Making Equilibrium Diagrams Using Simple Algorithms) (Puigdomenech, 2004), con el cual se elaboraron los diagramas de zonas de predominio tipo Pourbaix, que se presentan en la siguiente sección (Figura 3 y 4).

Pruebas de lixiviación

Se prepararon soluciones de citrato de sodio (Cit, Na3C6H5O7, grado analítico) con una concentración 0.5 M, utilizando agua desionizada (Millipore Milli-Q); se agregó fosfato de amonio ((NH4)3PO4) ó carbonato de sodio (Na2CO3), variando la concentración en los distintos ensayos experimentales. Como agente oxidante se utilizó peróxido de hidrógeno (30% w/v H2O2) a una concentración de 0.1 M y se utilizó una proporción de 20 g/L de los residuos electrónicos. El tiempo de lixiviación fue de 4 h y 6 h, a temperatura ambiente y se mantuvo una agitación magnética constante (700 rpm, CORNING PC-420D). El sistema utilizado se observa en la figura 2.

Figura 2. Esquema del sistema utilizado en la etapa de lixiviación.

El pH y el Potencial de Óxido Reducción (ORP por sus siglas en inglés) se monitorearon cada hora a lo largo del experimento. Para el ORP se utilizó un electrodo de Ag/AgCl saturado (HANNA Instruments: HI 4112) (en este trabajo los valores son reportados con referencia al electrodo de hidrógeno (SHE), se realizó la corrección correspondiente). En el mismo intervalo de tiempo, se adicionó 0.1 M H2O2 cada hora para mantener constante la concentración del oxidante. Una vez finalizada la lixiviación, se separó el licor del material sólido mediante filtración al vacío y se realizó digestión de los sólidos filtrados (HCl:HNO3 3:1 v/v); las muestras fueron analizadas a través de EAA para realizar los balances metalúrgicos.

Resultados y discusión

Consideraciones termodinámicas

A continuación, se muestran los diagramas de zonas de predominio para los sistemas propuestos (Cit- 𝐶𝑂3

2− y Cit-𝑃𝑂4

3−) (Figura 3) correspondientes a Fe y Pb. Para el primer sistema (Cit-𝐶𝑂3

2− ), en la Figura 3A se observa que la formación de especies sólidas (óxidos de hierro) predominan a partir de pH=6.5 y en todo el intervalo de potencial (-1.0 a 1.0 V), exceptuando una zona ubicada

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entre valores de pH 12 a 14 y potencial mayor a 0.8 V. Lo mismo ocurre en el segundo sistema (Cit-𝑃𝑂4

3−) (Figura 3C), sin embargo, existe la formación de una especie sólida ( 𝐹𝑒𝑃𝑂4: 2𝐻2𝑂 ) en el intervalo de pH 2 a 4.5 y potenciales mayores a 0.25 V. En la figura 3B se observa que cuando el potencial es superior a 0.6 V y el pH se encuentra entre 2 y 8 hay formación de especies solubles de Pb, lo que no ocurre en el segundo caso (Figura 3D), en donde las especies insolubles son las que predominan en todo el intervalo de potencial y pH.

Figura 3. Diagramas de predominancia a temperatura ambiente para los diferentes metales, (A). Fe (0.5 M Cit, 0.1 M 𝐶𝑂3

2−), (B). Pb (0.5 M Cit, 0.1 M 𝐶𝑂32−), (C). Fe (0.5 M Cit, 0.1 M

𝑃𝑂43− ), (D). Pb (0.5 M Cit, 0.1 M 𝑃𝑂4

3− ). Elaborados con el software MEDUSA (Puigdomenech, 2004).

Finalmente, se muestran los diagramas para Cu (Figura 4), en ambos sistemas se observa que predominan especies solubles en potenciales mayores a 0.125 V y en un intervalo de pH de 2 a 10.

Figura 4. Diagramas de predominancia para Cu, a temperatura ambiente (A). Cu (0.5 M Cit, 0.1 M 𝐶𝑂3

2−), (B). Cu (0.5 M Cit, 0.1 M 𝑃𝑂4

3−). Elaborados con el software MEDUSA (Puigdomenech, 2004).

En este caso, los ligantes no muestran un efecto significativo, por lo que se obtuvo que la recuperación selectiva de Cu, evitando la disolución de los otros dos

metales, se favorece entre valores de pH entre 6 y 10, con potenciales superiores a 0.2 V. Este análisis permitió establecer las condiciones experimentales a las cuales se llevaron a cabo las pruebas de lixiviación.

Efecto del pH en la lixiviación

Con base en el análisis descrito en la sección anterior, se realizaron las pruebas experimentales considerando cuatro valores de pH, 3.0, 4.5, 7.0 y 9.0. En el primer caso, soluciones a base de Cit-𝐶𝑂3

2− (Figura 5) la extracción de Cu se favoreció a pH=4.5, donde se logró un porcentaje de recuperación de 34%, y para los valores de pH restantes (3.0, 7.0 y 9.0) la recuperación se encontró por debajo del 10%.

Figura 5. Porcentaje de extracción de Cu en función del tiempo (0.5 M Cit, 0.1 M Na2CO3), 20 g EWPCB/L, a temperatura ambiente.

En el segundo sistema (Figura 6)

Figura 6. Porcentaje de extracción de Cu en función del tiempo (0.5 M Cit, 0.1 M (NH4)3PO4), 20 g EWPCB/L, a temperatura ambiente.

La recuperación se favoreció en el valor de pH (4.5), pero con este ligante se logró una mayor recuperación de Cu, obteniendo en 4 h de lixiviación 51% de extracción. Y haciendo la recuperación más rápida desde la segunda hora de proceso, donde el porcentaje aumentó hasta 30%. Respecto a los otros valores de pH, se observa que la

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extracción fue ligeramente superior (>10%) comparado con en el primer sistema.

Con base en lo mostrado en las Figuras 5 y 6, se puede afirmar que ambos ligantes no afectan la recuperación del metal de interés (Cu). Por esa razón, resultó importante analizar el efecto del pH para Fe y Pb, teniendo especial interés en las pruebas a pH=4.5. En la Figura 7A, se observa que no hubo recuperación de Fe a valores de pH= 3.0, 7.0 y 9.0, pero sí cuando la solución se encontró a pH=4.5. Para el caso de Pb (Figura 7B), se observó que en todos los sistemas existió disolución del metal, siendo más favorable a pH=9.0, donde se extrajo más del 50%.

Figura 7. (A). Porcentaje de extracción de Fe en función del tiempo (0.5 M Cit, 0.1 M Na2CO3), 20 g EWPCB/L, a temperatura ambiente, (B). Porcentaje de extracción de Pb en función del tiempo (0.5 M Cit, 0.1 M Na2CO3), 20 g EWPCB/L, a temperatura ambiente.

En las figuras 8A y 8B se muestran los resultados obtenidos para el caso de las soluciones de Cit-𝑃𝑂4

3−.

Figura 8. (A). Porcentaje de extracción de Fe en función del tiempo (0.5 M Cit, 0.1 M (NH4)3PO4), 20 g EWPCB/L, a temperatura ambiente, (B). Porcentaje de extracción de Pb en función del tiempo (0.5 M Cit, 0.1 M (NH4)3PO4), 20 g EWPCB/L,

a temperatura ambiente.

Es importante notar que este ligante impidió la disolución de Fe a valores de pH=3.0, 7.0 y 9.0, al igual que en el sistema con carbonato (Figura 7A) y también ayudó a mitigar la recuperación de Pb, donde los porcentajes fueron <20%, y para el caso de interés (pH=4.5) se limitó la disolución a 12. 5% (Figura 8B);

incluso fue mejor que en el primer sistema donde en 4 h de proceso la extracción de Pb fue de 32% (Figura 7B).

Sin embargo, al analizar el caso específico para el Fe a pH=4.5, en los dos sistemas propuestos, los porcentajes de extracción fueron similares, 28.7% para el primer caso (Cit-𝐶𝑂3

2−), y 25% para el segundo (Cit-𝑃𝑂43−) (ver

Figuras 7A y 8A). Por este motivo se analizó el efecto de la concentración del ligante, tal como se muestra en el siguiente apartado. Efecto de la concentración del ligante en la lixiviación con 𝑷𝑶𝟒

𝟑−

En esta sección se muestran los resultados cuando se varió la concentración del ligante (0.2, 0.5 y 1.0 M). Es importante especificar que, para este análisis solo fue considerado el anión 𝑃𝑂4

3− debido a que presentó mejoras en la mitigación de Pb y favoreció la recuperación de Cu, lo cual permitió establecer que este ligante da pauta a la formación de precipitados, específicamente cuando el metal se encuentra en la solución como Pb2+ (Burriel et al., 1952). En estas pruebas experimentales se consideró un tiempo de lixiviación mayor (6 h) y se analizaron las tres diferentes concentraciones de (NH4)3PO4 a temperatura ambiente. En la Figura 9 se muestran los porcentajes de extracción para cada metal.

Figura 9. (A). Porcentaje de extracción de Cu en función del tiempo (0.5 M Cit, 0.2, 0.5 y 1.0 M (NH4)3PO4), 20 g EWPCB/L, a temperatura ambiente, pH=4.5. (B). Porcentaje de extracción de Pb en función del tiempo (0.5 M Cit, 0.2, 0.5 y 1.0 M (NH4)3PO4), 20 g EWPCB/L, a temperatura ambiente, pH=4.5. (C). Porcentaje de extracción de Fe en función del tiempo (0.5 M Cit, 0.2, 0.5 y 1.0 M (NH4)3PO4), 20 g EWPCB/L, a temperatura ambiente, pH=4.5.

En la figura 9A se observa que con el cambio en la concentración del ligante no existió un efecto

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significativo en la recuperación de Cu, ya que con las concentraciones más altas de fosfato (0.5 y 1.0 M) se logró 51% de extracción en 6 h de proceso, y con la concentración menor (0.2 M) el porcentaje fue de 45%, por lo que se estableció que, para este primer caso, no se vio afectada la solubilidad de Cu.

Para el segundo metal analizado, Pb (Figura 9B), el cambio en la concentración de fosfato no afectó en su extracción para los tres casos, donde la recuperación fue menor al 5%. Por lo que se estableció que, la concentración menor (0.2 M) del ligante fue necesaria para inhibir la aparición del metal. Finalmente, para el Fe (Figura 9C), el cambió en la concentración del fosfato no impidió la extracción del metal, si no, por el contrario, favoreció su recuperación.

Un factor importante que repercutió en el caso de Fe fue el cambio de pH, ya que el valor al iniciar la lixiviación fue registrado en pH=4.5 y al final de la lixiviación el valor registrado fue pH=5.0. Los valores de ORP no variaron significativamente, ya que con la 0.2 M (NH4)3PO4 los valores oscilaron entre 0.57 V a 0.45 V, en el segundo caso (0.5 M (NH4)3PO4) fueron 0.58 V a 0.50 V, mientras en el tercer caso (1.0 M (NH4)3PO4), el potencial se encontró entre 0.53 V a 0.50 V.

Sin embargo, existe la presencia de complejos adicionales entre Fe y fosfato al existir un cambio ligero en el valor de pH (ver Figura 3C). Por tal motivo, se realizaron pruebas experimentales considerando un pH=4.0 y 0.2 M (NH4)3PO4, tal como se muestra a continuación.

Figura 10. Porcentaje de extracción de Cu en función del tiempo (0.5 M Cit, 0.2, 0.5 y 1.0 M (NH4)3PO4), 20 g EWPCB/L, a temperatura ambiente, pH=4.0.

En la figura 10 se observa que con estas nuevas condiciones experimentales se logró obtener en seis

horas 60% Cu, 4% Pb y 41% Fe. Para los dos primeros metales este cambio resultó favorable en comparación con los casos mostrados en los sistemas a pH=4.5 (Figura 9), especialmente para Fe donde se redujo la extracción en un 20 %.

Una de las razones por las cuales el Fe no se inhibió de la misma forma que el Pb, es debido a que el ligante actúa dependiendo el estado de oxidación en que se encuentre el metal en la solución.

El Fe3+ es menos soluble que el ion Fe2+, incluso presenta una mejor afinidad con los ligantes que coordinan con el oxígeno, iones fosfato, polifosfatos y polioles (Cotton y Wilkinson, 1996). Por lo anterior, se analizó mediante colorimetría (Ruíz y Lapidus, 2017) el licor de lixiviación durante cada hora a lo largo del proceso para determinar el estado de oxidación se encontraba presente el Fe (Figura 11).

Figura 11. Análisis colorimétrico. Seguimiento en las primeras 4 h del proceso de lixiviación.

Es importante resaltar que este análisis fue cualitativo, ya que no se determinó la concentración del ion presente en el licor. El objetivo de la prueba fue identificar el estado de oxidación del Fe que contenía el sistema de estudio.Con base en lo observado en la figura 11 se determinó que el Fe2+ fue el ion presente en la solución, lo cual permite explicar la razón de porqué el 𝑃𝑂4

3− mitiga su aparición parcialmente, tal como lo establece Cotton y Wilkinson (1996). Además, al estar presente Fe2+ es posible que este ion genere reacciones secundarias (indeseables en el proceso) con el H2O2

(Carrizo, 2012), hecho que resulta interesante estudiar para identificar que otros factores pueden impedir una extracción selectiva a Cu.Es importante resaltar que con el empleo del anión 𝑃𝑂4

3− a las soluciones lixiviantes de citrato de sodio y en conjunto con H2O2 favorece la mitigación de Fe y Pb, no afecta la recuperación del metal de interés y es una nueva alternativa para el tratamiento de este tipo de desecho.

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Conclusiones

En este trabajo se demostró experimentalmente y con base en un análisis termodinámico que fue posible mitigar la aparición de metales principalmente Fe y Pb en las soluciones lixiviantes a base de Cit-H2O2 con la adición de fosfato de amonio ((NH4)3PO4), cuya función principal fue suprimir la disolución de dichos metales.

Con las condiciones experimentales utilizadas (0.5 M Cit, 0.1 M H2O2, 0.2 M (NH4)3PO4, 20 g EWPCB/L, pH=4.0 y a T ambiente) se logró una extracción selectiva hacia Cu (60%), y se minimizó la recuperación de Fe (41%) y Pb (4%).

La metodología propuesta en este trabajo es la base para desarrollar el estudio que incluya la etapa de electrólisis, así como la reutilización de los licores al proceso, con la finalidad de aprovechar al máximo el recurso hídrico y complementar el análisis sobre el sistema Fe2+-H2O2.

Además, permitirá explicar el papel del agente oxidante en la lixiviación y buscar rutas alternas que permitan inhibir significativamente el Fe presente en solución.

Agradecimientos

Brenda Anahí Segura Bailón agradece a CONACyT por la beca de posgrado No. 616238 otorgada para los estudios del Doctorado en Ciencias (Ingeniería Química).

Referencias

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