Desenvolupament de vies de valorització per a un residu industrial
- Autores: Ricard Reynaldos Sistané
- Directores de la Tesis: Joan Mata-Álvarez (dir. tes.), Joan Llorens Llacuna (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2017
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Jordi Esquena Moret (presid.), Eliana Ramírez Rangel (secret.), María Teresa Coll Ausió (voc.), Joan Dosta Parras (voc.), Frederic Clarens Blanco (voc.)
- Materias:
- Texto completo no disponible (Saber más ...)
- Resumen
Cada cop més, degut a l’increment dels costos energètics, l’augment de la demanda i l’escassetat dels jaciments minerals, s’han buscat alternatives per a l’obtenció de recursos metàl·lics. Aquesta situació adversa fa que els residus, que habitualment són gestionats als abocadors com un rebuig, siguin un recurs potencial.
Aquesta tesi ha estat proposada amb l’objectiu de valoritzar un residu generat a les empreses galvàniques. Aquest tipus d’empresa genera un gran volum d’aigües residuals, amb concentracions diluïdes de metalls, resultants dels processos de rentat. Aquestes aigües se sotmeten a un tractament físicoquímic realitzat en una depuradora i el sòlid rebutjat té un aspecte de fang; per això comunament s’anomena fang galvànic. Aquest fang està format bàsicament per una mescla d’hidròxids metàl·lics, sulfat de calci i aigua.
El contingut metàl·lic del fang tractat en aquest estudi consta de crom, níquel, coure i ferro. Per transformar aquest residu en un producte valoritzable es busca la separació dels metalls en forma de solucions concentrades que finalment es poden transformar en sals valoritzables o en un càtode metàl·lic.
En el transcurs de la recerca s’han estudiat diverses operacions de separació, totes elles formen part del camp de la hidrometal·lúrgia. Algunes d’aquestes són l’electrodeposició, la lixiviació i la precipitació selectiva. Malgrat tot, en aquesta tesi s’ha centrat l’estudi en la tècnica d’extracció líquid-líquid amb solvents orgànics.
Depenent de les característiques d’aquests agents extractants, es produeix certa selectivitat d’associació amb un cert tipus de metall. Aquest fet fa que sigui possible separar i/o purificar un metall a partir d’una mescla metàl·lica residual de concentració diluïda. Posteriorment, aquest metall pot ser concentrat obtenint una solució hàbil per a la seva transformació.
S’ha aprofundit en la caracterització de dos solvents extractors: una oxima (Acorga M5640) i una amina primària (Primene 81R). S’ha estudiat les seves propietats, s’ha adequat cada solvent a la matriu del licor galvànic i s’ha estimat les operacions de separació industrial que permeten la valorització dels metalls.
L’agent extractant Acorga M5640 permet l’extracció selectiva de Cu(II) i de Ni(II) seleccionant el pH de treball adequat. D’aquesta manera és possible obtenir solucions concentrades i purificades de cada un dels metalls, a partir de les quals és possible l’aplicació de tècniques com l’electrodeposició o cristal·lització per a l’obtenció de productes capaços de ser introduïts al mercat. L’Acorga M5640 no interacciona amb el Cr(III), a l’interval de pH estudiat, per tant amb el refinat resultant de l’extracció de Cu(II) i Ni(II), és possible generar un precipitat d’hidròxid de crom amb una elevada concentració d’aquest metall.
A partir del lixiviat galvànic amb coure esgotat, s’ha aplicat l’amina primària extractora Primene 81R per a separar el Cr(III) del Ni(II) en solució. S’han estudiat les condicions de treball per a que aquest solvent extractor sigui selectiu a Cr(III). Això permet la valorització del Cr(III) i una purificació del Ni(II) contingut al lixiviat. Degut a que la interacció del Primene 81R amb el Cr(III) no és del tot coneguda, s’ha estudiat l’estequiometria del complex format i s’ha pogut proposar una possible estructura d’aquest complex.
Un cop establert la viabilitat tècnica de les diferents operacions de valorització estudiades, s’han realitzat tres propostes de processos industrials per recuperar els metalls continguts al fang galvànic. Aquests tres processos s’han comparat tenint en compte el factor de recuperació, la puresa del producte obtinguda, la complexitat tècnica i el balanç econòmic global. D’aquestes tres propostes s’ha escollit la més avantatjós com la més adequada per a tractar el residu galvànic d’una manera sostenible.
