Estudio de la recuperación de antimonio presente en efluentes generados en el electro-refinado de cobre mediante un reactor electroquímico de membrana

Abstract

[ES] Actualmente, la industria minera y de procesado de metales genera efluentes acuosos contaminantes que, en numerosos casos, también contienen materiales valiosos para la industria. En el caso concreto del electro-refinado del cobre, se suelen emplear ánodos de cobre como material de aporte en los baños electrolíticos. Estos, además de cobre, presentan impurezas de otros elementos como el antimonio, cuya concentración aumenta con el tiempo de operación de los baños. Con el fin de regenerar las disoluciones para su reutilización, se emplean operaciones de separación que permiten eliminar dichas impurezas. No obstante, en función de la tecnología empleada, se suele trasladar el problema a otra disolución secundaria sin aprovechar los materiales separados.

En el presente Trabajo de Fin de Grado se estudia la recuperación de antimonio presente en disoluciones concentradas de ácido clorhídrico mediante electrodeposición. Estas disoluciones se obtienen a partir de la regeneración de las resinas de intercambio iónico empleadas para separar las impurezas de los baños de cobre. Mediante la deposición del antimonio, es posible purificar el ácido clorhídrico para su reutilización en un circuito cerrado, y al mismo tiempo, recuperar el antimonio como recurso valioso en forma de depósito sólido. Para la realización de los ensayos se ha empleado un reactor electroquímico con dos compartimentos separados por una membrana de intercambio catiónico. La función de la membrana es evitar que los productos generados en el ánodo interfieran en la deposición de antimonio, que tiene lugar en el cátodo. Asimismo, también se analiza el efecto de la densidad de corriente sobre la velocidad y eficiencia de la deposición de antimonio y las posibles mejoras respecto a un reactor electroquímico de compartimento único.

[EN] Today, the mining and metal processing industry generates aqueous effluents that contain pollutants and, in many cases, also valuable materials for the industry. In the specific case of copper electrorefining, copper anodes are often used as raw material in electrolytic baths. These, in addition to copper, contain impurities of other elements such as antimony, the concentration of which increases with the operating time of the baths. In order to regenerate the solutions for reuse, separation operations are used to remove these impurities. However, depending on the technology used, the problem is usually transferred to another secondary solution without using the separated materials. This Final Degree Project studies the recovery of antimony present in concentrated hydrochloric acid solutions by means of electrodeposition. These solutions are obtained from the regeneration of the ion exchange resins used to separate the impurities from the copper baths. By depositing the antimony, it is possible to purify the hydrochloric acid for reuse in a closed circuit, and at the same time to recover the antimony as a valuable resource in the form of a solid deposit. In this study, an electrochemical reactor with two compartments separated by a cation-exchange membrane is used. The function of the membrane is to prevent the interference of the products generated at the anode with the deposition of antimony, which takes place at the cathode. The effect of current density on the rate and efficiency of antimony deposition is analysed. Also, the improvements of this configuration as compared to a singlecompartment electrochemical reactor are evaluated.

[CAT] Actualment, la indústria minera i de processament de metalls genera efluents aquosos contaminants que, en nombrosos casos, també contenen materials valuosos per a la indústria. En el cas concret de l´electro-refinat del coure, se solen emprar ànodes de coure com a material d'aportació en els banys electrolítics. Aquests, a més de coure, presenten impureses d'altres elements com l'antimoni, la concentració del qual augmenta amb el temps d'operació dels banys. Amb la finalitat de regenerar les dissolucions per a la seua reutilització, s'empren operacions de separació que permeten eliminar aquestes impureses. No obstant això, en funció de la tecnologia emprada, se sol traslladar el problema a una altra dissolució secundària sense aprofitar els materials separats. En el present Treball de Fi de Grau s'estudia la recuperació d'antimoni present en dissolucions concentrades d'àcid clorhídric mitjançant electrodeposició. Aquestes dissolucions s'obtenen a partir de la regeneració de les resines d'intercanvi iònic emprades per a separar les impureses dels banys de coure. Mitjançant la deposició de l'antimoni, és possible purificar l'àcid clorhídric per a la seua reutilització en un circuit tancat, i al mateix temps, recuperar l'antimoni com a recurs valuós en forma de depòsit sòlid. S'emprarà un reactor electroquímic amb dos compartiments separats per una membrana d'intercanvi catiònic. La funció de la membrana és evitar que els productes generats en l'ànode interferisquen en la deposició d'antimoni, que té lloc en el càtode. Així mateix, també s'analitzarà l'efecte de la densitat de corrent sobre la velocitat i eficiència de la deposició d'antimoni i les possibles millores respecte a un reactor electroquímic de compartiment únic.