Recuperación industrial del cobalto y cinc de residuos de la hidrometalurgia del cinc

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En el presente trabajo se reseñan los resultados obtenidos en el estudio de la recuperación del cobalto y del cinc contenidos en barros de desecho provenientes del proceso de purificación de soluciones de electrolitos destinadas a la electrodeposición del cinc, y se proponen las bases de un anteproy...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Huesca Moreno, Andrés
Otros Autores: Gini Lacorte, Carlos
Formato: Tesis doctoral publishedVersion
Lenguaje:Español
Publicado: Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 1955
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n0849_HuescaMoreno
Aporte de:
Biblioteca Digital - Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (UBA) de Universidad de Buenos Aires
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Para la finalidad de este trabajo era muy importante conocer exactamente la composición del barro cobaltífero que fué gentilmente cedido por una de las fábricas para su estudio. La simple composición analítica no era sufuciente dato, dado que no permite determinar en que estado se encuentran los elementos. Como consecuencia se ha estudiado analíticamente el problema, llegando a las siguientes conclusiones: I) El análisis cuantitativo realizado sobre una muestra representativa dió el siguiente resultado: a) Pérdida de peso a 105°C....40,80 g % b) Residuo insoluble en ácidos....1,59 g % c) Azufre total....10,70 g % d) Cobre....0,24 g % e) Manganeso....0,25 g % f) Hierro....0,27 g % g) Cinc....5,62 g % h) Cobalto....0,84 g % i) Calcio....4,54 g % j) Magnesio....0,07 g % k) Potasio....0,58 g % l) Carbono....12,45 g % m) Pérdida por calcinación a 1100°C....72,00 g % n) Azufre extraíble con HCl H2O....7,88 g % II)Por las determinaciones realizadas y por las propiedades de lassustancias se deduce que: 1)Los únicos aniones presentes son sulfato y etilxantogenato. 2)Los cationes identificados son: cinc, cobalto, cobre, calcio,magnesio, manganeso, potasio, hierro. La marcha sistemática en técnicasemimicro ha dado resultado negativo para los restantes cationescomunes de la clasificación clásica. 3)Todo el cobalto contenido en el barro cobaltífero se encuentra alestado de etilxantogenato cobáltico extraíble cuantitativamente con tricloroetileno. 4)Los ensayos de lixiviación ácida permiten establecer que loscationes cinc, calcio, magnesio, manganeso, potasio, hierro, son extraíbles cuantitativamente con solución de ácido clorhídrico 1 en 10 a 100°C. En esta lixiviación no se extraen los cationescobáltico y cuproso. 5)La lixiviación con ácido sulfúrico 1,5 M en caliente a 80°C extraecuantitativamente los cationes cinc, magnesio, manganeso, potasio, hierro y además el cuproso. No se extrae el ión cobáltico. 6)De acuerdo con las condiciones de pH de precipitación y por suspropiedades es muy poco probable que los cationes cinc, calcio,magnesio, manganeso e hierro se encuentren al estado de etilxantogenatos. 7)La determinación experimental del azufre en la solución resultante de la lixiviación con solución de ácido clorhídrico 1 en 10 a 100°C concuerdasatisfactoriamente con el azufre calculado paralos cationes cinc, calcio, magnesio, manganeso, hierro al estado desulfatos. III) De acuerdo con I) a II) se propone la siguiente composición parael barro cobaltífero, se indican además los valores extremoshallados en las distitnas partidas analizadas: (ver tabla de valores en la tesis). Los ensayos realizados en escala de laboratorio han permitido establecer que es posible recuperar en formaprácticamente cuantitativa el cinc contenido en el barro cobaltíferopor lixiviación ácida a 70°C con solución de ácido sulfúrico de 50 G/lsatisfaciendo las siguientes limitaciones: a)Obtener una solución cuyo contenido en ión cinc no sea inferiora 30 g/l, limitación impuesta por el proceso electrolítico para obtención de este metal. b)El contenido en ión cobalto de la solución no ser superior a 1 mg/ly el de ión calcio el mínimo posible. El ión cobalto presente encantidades mayores y la acumulación del ión calcio tienen efectosperjudiciales en la electrodeposición del cinc. La solución resultante de la lixiviaciónácida del barro cobaltífero se manda a la planta de cinc electrolíticoen la que se somete a los proeesos habituales de purificación y posterior electrólisis. Una vez obtenido el barro cobaltífero agotadoen cinc, se ha encontrado que es posible recuperar satisfactoriamentey en forma cuantitativa el cobalto contenido, al estado de cobaltoy/o óxido de cobalto mediante: a)Secado del barro cobaltífero agotado en cinc b)Extracción del etilxantogenato cobáltico del barro cobaltíferoseco con tricloroetileno c)Calcinación y tostación del etilxantogenato cobáltico d)Reducción del óxido de cobalto y/o disolución sulfúrica y electrólisis. Losensayos realizados han permitido llegara la conclusión de que, desde el punto de vista práctico y de sus aplincacionesindustriales, es más conveniente realizar la extracción deletilxantogenato cobáltico con tricloroetileno para, con posterior calcinacióny tostación llegar a los óxidos de cobalto, que proceder auna destrucción del etilxantogenato cobáltico con reactivos químicosen el barro agotado en cinc. Se propone en síntesis, sobre la base de lasconclusiones que anteceden un anteproyecto de una instalación paraproducir 100 Kg/mes de óxido de cobalto o bien 75 Kg/mes de cobaltometálico, y recuperar 500 Kg/mes de cinc. Los diagramas de maquinarias e instalaciones, el de operaciones y procesosunitarios (con exclusión de movimiento de materiales) y el balance total de materiales se brindan a continuación; se incluye además uncuadro demostrativo del origen de la materia prima.
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Ambas fábricas emplean prácticamente el mismo procedimiento y eliminan el cobalto de la solución de electrolito destinada a electrólisis por precipitación con etilxantogenato de potasio y carbón activado, resultando un producto de desecho que denominamos barro cobaltífero. Para la finalidad de este trabajo era muy importante conocer exactamente la composición del barro cobaltífero que fué gentilmente cedido por una de las fábricas para su estudio. La simple composición analítica no era sufuciente dato, dado que no permite determinar en que estado se encuentran los elementos. Como consecuencia se ha estudiado analíticamente el problema, llegando a las siguientes conclusiones: I) El análisis cuantitativo realizado sobre una muestra representativa dió el siguiente resultado: a) Pérdida de peso a 105°C....40,80 g % b) Residuo insoluble en ácidos....1,59 g % c) Azufre total....10,70 g % d) Cobre....0,24 g % e) Manganeso....0,25 g % f) Hierro....0,27 g % g) Cinc....5,62 g % h) Cobalto....0,84 g % i) Calcio....4,54 g % j) Magnesio....0,07 g % k) Potasio....0,58 g % l) Carbono....12,45 g % m) Pérdida por calcinación a 1100°C....72,00 g % n) Azufre extraíble con HCl H2O....7,88 g % II)Por las determinaciones realizadas y por las propiedades de lassustancias se deduce que: 1)Los únicos aniones presentes son sulfato y etilxantogenato. 2)Los cationes identificados son: cinc, cobalto, cobre, calcio,magnesio, manganeso, potasio, hierro. La marcha sistemática en técnicasemimicro ha dado resultado negativo para los restantes cationescomunes de la clasificación clásica. 3)Todo el cobalto contenido en el barro cobaltífero se encuentra alestado de etilxantogenato cobáltico extraíble cuantitativamente con tricloroetileno. 4)Los ensayos de lixiviación ácida permiten establecer que loscationes cinc, calcio, magnesio, manganeso, potasio, hierro, son extraíbles cuantitativamente con solución de ácido clorhídrico 1 en 10 a 100°C. En esta lixiviación no se extraen los cationescobáltico y cuproso. 5)La lixiviación con ácido sulfúrico 1,5 M en caliente a 80°C extraecuantitativamente los cationes cinc, magnesio, manganeso, potasio, hierro y además el cuproso. No se extrae el ión cobáltico. 6)De acuerdo con las condiciones de pH de precipitación y por suspropiedades es muy poco probable que los cationes cinc, calcio,magnesio, manganeso e hierro se encuentren al estado de etilxantogenatos. 7)La determinación experimental del azufre en la solución resultante de la lixiviación con solución de ácido clorhídrico 1 en 10 a 100°C concuerdasatisfactoriamente con el azufre calculado paralos cationes cinc, calcio, magnesio, manganeso, hierro al estado desulfatos. III) De acuerdo con I) a II) se propone la siguiente composición parael barro cobaltífero, se indican además los valores extremoshallados en las distitnas partidas analizadas: (ver tabla de valores en la tesis). Los ensayos realizados en escala de laboratorio han permitido establecer que es posible recuperar en formaprácticamente cuantitativa el cinc contenido en el barro cobaltíferopor lixiviación ácida a 70°C con solución de ácido sulfúrico de 50 G/lsatisfaciendo las siguientes limitaciones: a)Obtener una solución cuyo contenido en ión cinc no sea inferiora 30 g/l, limitación impuesta por el proceso electrolítico para obtención de este metal. b)El contenido en ión cobalto de la solución no ser superior a 1 mg/ly el de ión calcio el mínimo posible. El ión cobalto presente encantidades mayores y la acumulación del ión calcio tienen efectosperjudiciales en la electrodeposición del cinc. La solución resultante de la lixiviaciónácida del barro cobaltífero se manda a la planta de cinc electrolíticoen la que se somete a los proeesos habituales de purificación y posterior electrólisis. Una vez obtenido el barro cobaltífero agotadoen cinc, se ha encontrado que es posible recuperar satisfactoriamentey en forma cuantitativa el cobalto contenido, al estado de cobaltoy/o óxido de cobalto mediante: a)Secado del barro cobaltífero agotado en cinc b)Extracción del etilxantogenato cobáltico del barro cobaltíferoseco con tricloroetileno c)Calcinación y tostación del etilxantogenato cobáltico d)Reducción del óxido de cobalto y/o disolución sulfúrica y electrólisis. Losensayos realizados han permitido llegara la conclusión de que, desde el punto de vista práctico y de sus aplincacionesindustriales, es más conveniente realizar la extracción deletilxantogenato cobáltico con tricloroetileno para, con posterior calcinacióny tostación llegar a los óxidos de cobalto, que proceder auna destrucción del etilxantogenato cobáltico con reactivos químicosen el barro agotado en cinc. Se propone en síntesis, sobre la base de lasconclusiones que anteceden un anteproyecto de una instalación paraproducir 100 Kg/mes de óxido de cobalto o bien 75 Kg/mes de cobaltometálico, y recuperar 500 Kg/mes de cinc. Los diagramas de maquinarias e instalaciones, el de operaciones y procesosunitarios (con exclusión de movimiento de materiales) y el balance total de materiales se brindan a continuación; se incluye además uncuadro demostrativo del origen de la materia prima. Fil: Huesca Moreno, Andrés. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 1955 info:eu-repo/semantics/doctoralThesis info:ar-repo/semantics/tesis doctoral info:eu-repo/semantics/publishedVersion application/pdf spa info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n0849_HuescaMoreno

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