“Lixiviación de las escorias de Pb para la recuperación de zinc”

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Juana María Nájera Ibarra

 

Resumen

En la industria minero-metalúrgica se generan grandes cantidades de residuos los cuales contienen metales que pueden ser recuperados. Para la extracción de plomo y plata de sus concentrados uno de los procesos tradicionales es el de sinter-fusión en hornos, proceso durante el cual se produce escoria. Dichas escorias de acuerdo con el análisis mineralógico se comprobó que contienen porcentajes significativos de valores, entre ellos el zinc, el cual por su contenido y valor puede ser recuperado ya sea por vía pirometalúrgica o por métodos hidrometalúrgicos.

El presente trabajo busca encontrar las condiciones óptimas para facilitar la disolución del zinc contenido en las escorias de Pb a través de métodos hidrometalúrgicos en medio ácido empleando ácido metanosulfónico (MSA, CH4O3S) y en medio alcalino utilizando hidróxido de sodio (NaOH) como agentes lixiviantes a escala de laboratorio.

Para la realización de las pruebas de lixiviación ácida se utilizó CH4O3S como agente lixiviante, el cual ha sido utilizado para la recuperación de metales como el plomo pero no para el zinc. Durante las pruebas en medio ácido se empleó un diseño Taguchi L9 variando las condiciones de concentración del CH4O3S, molaridad del H2O2, molaridad del C6H8O7 y porcentaje de sólidos. En este estudio se encontró que las condiciones ideales son: Concentración de CH4O3S = 1.2 M, porcentaje de sólidos = 5%, Concentración de C6H8O7 = 0.20 M y Concentración de H2O2 = 0.25 M, logrando extraer hasta el 74% de zinc del ZnO. Asímismo, se realizó el estudio cinético mediante el Modelo de partículas de tamaño constante obteniendo que el proceso está controlado por difusión, con una energía de activación de 10.04 kJ/mol.

Para las pruebas de lixiviación alcalina se emplearon diferentes condiciones de relación NaOH/NaClO, temperatura y porcentaje de sólidos, encontrándose que las condiciones óptimas para lograr extracciones por encima del 80% de zinc del ZnS son: 10% sólidos, temperatura de 80ºC y una relación S/L de 0.22 de NaOH/NaClO. Los datos estadísticos mostraron que la variable con el efecto más significativo es porcentaje de sólidos. Asimismo, se realizó el estudio cinético a través del Modelo de partícula decreciente comprobando que el proceso está controlado por difusión, con una energía de activación de 16.68 kJ/mol.

Abstract

In the mining-metallurgical industry large amounts of waste are generated which contain metals that can be recovered. One of the stages for the extraction of lead and silver from their concentrates is melting them in blast furnaces, a process during which slag is produced (called black slag). According to the mineralogical analysis these slags were contain significant percentages of values, like zinc, which can be recovered by pyrometallurgical or hydrometallurgical methods due to its content and value.

In the present work the optimal conditions to facilitate the dissolution of zinc contained in blast furnace slags through the use of hydrometallurgy by acidic and alkaline means, using methanesulfonic acid (MSA, CH4O3S) and sodium hydroxide (NaOH) as leaching agents are investigated.

For the performance of the acid leaching tests, CH4O3S was used as a leaching agent, which has been used for the recovery of metals such as lead but not for zinc. During the tests, a Taguchi L9 design was used varying the concentration conditions of CH4O3S, molarity of H2O2, molarity of C6H8O7 and percentage of solids. In this study the ideal conditions were found: concentration of CH4O3S = 1.2 M, percentage of solids = 5%, C6H8O7 = 0.20 M and H2O2 = 0.25 M, managing to extract up to 74% zinc from ZnO. In addition, the kinetic study was carried out using the constant-sized particle model that shows that the process is controlled by diffusion, with activation energy of 10.04 kJ / mol.

For the alkaline leaching tests, different conditions of NaOH / NaClO ratio, temperature and % solids were used, finding that the optimum conditions to achieve extractions above 80% zinc of the ZnS: 10% solids, temperature of 80ºC and a S/L ratio of 0.22 NaOH / NaClO. The statistical data showed that the variable with the most significant effect is solids porcentage. Likewise, the kinetic study was carried out through the decreasing core model, verifying that the process is controlled by diffusion, with activation energy of 16.68 kJ / mol.

 

“Lixiviación de las escorias de Pb para la recuperación de zinc”


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