Diseño de una planta de lixiviación de polvos de acería con ácidos orgánicos para recuperación de zinc

Abstract

Los polvos de acería son desechos tóxicos que están constituidos por óxidos metálicos (ZnO, PbO, Fe3O4), los cuales se valorizan mediante lixiviación con HCl o H2SO4, que no son selectivos con el hierro, además los lixiviados poseen un pH entre 1-2, por lo que es necesario agregar NaOH para que la solución alcance el pH de 4-5 para la electrodeposición de Zn. Los ácidos orgánicos (cítrico, oxálico, tartárico y acético), permiten lixiviar el Zn a este pH con menor disolución de Fe. En este trabajo se ha logrado recuperaciones con: ácido cítrico Zn-68%, Fe-12%; ácido oxálico Zn-0,2%, Fe-75%; ácido tartárico Zn-56%, Fe-12% y ácido acético Zn-70%, Fe-5%; trabajando con pulpas de 10% de sólidos a una concentración de 100 g/L de ácidos orgánicos. Para recuperar el zinc se utilizó una celda bioelectrolítica, la cual tiene dos cámaras divididas por una membrana de intercambio catiónico, en una cámara se ubica la solución lixiviada con cátodo de Al, para la recuperación del Zn; en la otra cámara se agrega acido sulfúrico 1M, con ánodo de plomo, con una densidad de corriente de 300 A/m2, la función de la membrana es permitir que solo pasen los iones hidronio provenientes del acido sulfúrico para que se formen los ácidos carboxílicos iniciales, debido a esto el pH de la solución disminuye. El proceso investigado presenta buenas perspectivas económicas para su aplicación industrial. El análisis económico se analizo con el flujo de fondos respectivo, del cual se obtuvo un TIR de 81%, el cual es superior a la tasa de 10% de interés entregada por los bancos, por lo cual se concluye que el proyecto es económicamente rentable. Esto nos indica que si se decide implementar la planta en estos momentos y se iniciara la operación dentro de un año, la ganancia que se obtendría después de cubrir el préstamo, costos de producción, impuestos y depreciación de equipos durante 10 años seria de 4 715 950, 22 USD al tiempo actual, además el tiempo de retorno de la inversión seria de 3 meses.

Abstract .- Steel dusts, considered as toxic wastes, are made of metal oxides (ZnO, PbO, Fe3O4), which can be valued by techniques like leaching with HCl o H2SO4, that are not selective with iron. Leachates have a pH between 1-2, therefore, it is necessary to add NaOH for the solution to reach a pH of 4-5 that let the electrodeposition of Zn. Organic acids (citric, oxalic, tartaric and acetic) permits the leaching of Zn at this pH with less dissolution of Fe. The results of this research show recoveries with: citric acid Zn- 68% Fe- 12%; oxalic acid Zn-0,2%, Fe- 75%; tartaric acid Zn- 56%, Fe- 12% and acetic acid Zn- 70%, Fe- 5%, working with pulps with 10% of solids at a concentration of 100 g/L of organic acids. A bioelectrolitic cell was used for zinc´s recovery, which has two sections divided by a cation exchange membrane. Inside one of such sections, the leached solution is placed with Al cathode, for zinc´s recovery; in the other section, 1M sulfuric acid is added with lead anode and a current density of 300 A/m2. The function of the membrane is to permit the transfer of only hydronium ions from the sulfuric acid to trigger the formation of the first carboxylic acids. For this reason, the pH of the solution decreases. This research presents good economic perspectives for industrial application. The economic analysis with the flow of funds respective, from which it is obtained a 81% TIR, which is higher than 10 of interest rates given by banks, for which it is concluded that the project is economically profitable. This tells us that if you decide to implement plant currently and begin operation within a year, the gain that could be obtained after covering the loan, production costs, taxes and depreciation of equipment over 10 years would be of 4 715 950, 22 USD at the current time, also serious payback in 3 months.