9. inf. resinas intercambio inico - andrea bernal

7/23/2019 9. Inf. Resinas Intercambio Inico - Andrea Bernal

http://slidepdf.com/reader/full/9-inf-resinas-intercambio-inico-andrea-bernal 1/13

LABORATORIO DE METALURGIA EXTRACTIVA II

INFORME DE RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICO EN

HIDROMETALURGIA

ANDREA MILENA BERNAL RODRÍGUEZCÓDIGO: 2030859

MÁRUR BLANCO !AZCÓDIGO 20"0803

Profesor:!#$ D %ULIO ELÍAS !EDRAZA ROSAS

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDERESCUELA DE INGENIERÍA METAL&RGICA CIENCIA DE MATERIALES

BUCARAMANGA2008



OB%ETIVO

Conocer experimentalmente la aplicación de las resinas de intercambio iónico altratamiento de soluciones acuosas con metales, determinando la eficiencia deeste proceso mediante la construcción de las curvas respectivas de

atrapamiento, elusión y recuperación de un determinado metal.

E'UI!O MATERIALES

• 1 bureta de 50 ml

• 1 embudo pequeño

• vasos de 100 ml

• !oporte con portabureta

• 15 frascos toma muestras

• "quipo de an#lisis qu$mico.

REACTIVOS

• !oluciones acuosas 0. % de cobre: &na sulfatada, &na clorada.

• !olución acuosa 1.5 % de #cido clor'$drico.

• (esinas de intercambio iónico.

!ROCEDIMIENTO

)a pr#ctica se dividió en dos partes o procesos:

A$ A()*+*,-./(:1. !e montó la columna de intercambio iónico en la bureta.. !e lavó muy bien la resina con a*ua destilada.+. !e 'io pasar por la columna 5 vol-menes de 0 ml de solución de cobre, aun fluo constante / mlmin2. !e reco*ió separadamente cada volumen paraan#lisis de cobre, observando cuidadosamente el cambio de color de la resina yde la solución.3. !e lavó la resina circulando r#pidamente 100 ml de a*ua destilada.

B$ E1-4/

1. !e 'io pasar por la columna 10 vol-menes de 10 ml de solución de #cidoclor'$drico, a un fluo constante / mlmin2. !e reco*ió separadamente cadavolumen para an#lisis de cobre, observando el cambio de color de la resina yde la solución.

. !e lavó la resina con solución de #cido clor'$drico, 'asta eliminación total delcobre /'asta cambio de coloración de la solución2.+. !e lavó muy bien la resina con a*ua destilada.

"$ !)../(*) / ).,./ . 6/(./7*: * C/6.+( .1 +)6. .-/(.)6*,- -4/-6 6/ ).-/*; !)-/6-+*1. *+1-6*6-/. . .(.

+)6. ./ #-),.(*1)7-*; 6 V*)-*1. ,* -,+)(*/(.; !)-/6-+*1.



).-/* (-1-<** -/()-*1,./(. ./ 1* *+1-6*6-4/ ,.(*1=)7-6* . .(.+)6.$R.-/* . I/(.)6*,- I4/-6

)as resinas de intercambio iónico son materiales sint4ticos, sólidos e insolubles

en a*ua, que de presentan en forma de esferas o perlas de 0.+ a 1. mm detamaño efectivo, aunque tambi4n las 'ay en forma de polvo."st#n compuestas de una alta concentración de *rupos polares, #cidos ob#sicos, incorporados a una matri de un pol$mero sint4tico /resinas estir4nicas,resinas acr$licas, etc.2 y act-an tomando iones de las soluciones /*eneralmentea*ua2 y cediendo cantidades equivalentes de otros iones. )a principal ventaa delas resinas de intercambio iónico es que pueden recuperar su capacidad deintercambio ori*inal, mediante el tratamiento con una solución re*enerante. "nlos copol$meros de estireno, las cadenas de estireno se enlaan mediante eldivinilbenceno y el contenido de este -ltimo est# directamente relacionado con laresistencia mec#nica e inversamente proporcional con su porosidad.

)as resinas de ntercambio de iones modernas son preparadas de pol$merossint4ticos tales como styrenedivinlybenene copolymers que 'an sidosulp'onated para formar unos intercambios de cationes fuertemente #cidos oaminated para formar intercambios de aniones fuertemente b#sicos o d4bilmenteb#sicos.

T-+ . ).-/* . -/(.)6*,- -4/-6$

)as resinas de intercambio iónico est#n destinadas a varios usos, entre loscuales est#n descalcificación, desnitratación, desioniación, ente otros.6ependiendo de la aplicación a la que se destinen existen diferentes tipos:

• R.-/* 6*(-4/-6* . >6- ?.)(.: ntercambian iones positivos /cationes2. 7uncionan a cualquier p8."s la destinada a aplicaciones de suaviado de a*ua, como primeracolumna de desioniación en los desmineraliadores o para lec'osmixtos. "limina los cationes del a*ua y necesitan una *ran cantidad dere*enerante, normalmente #cido clor'$drico /8Cl2.

• R.-/* 6*(-4/-6* . >6- @-1:



"nvenenamiento por materias or*#nicas e inor*#nicas.

P4rdidas de resinas, por ser demasiado pequeñas o por baa

densidad

• !elección inadecuada de las resinas de intercambio iónico: se debe

tener en cuenta lo si*uiente:

9ipo de material @rados de los enlaces cruados

9amaño de las resinas

@rupo funcional

7acilidad de re*eneración

Capacidad de intercambio en operación.

Porosidad /superficie activa total2

"stabilidad a contaminantes.

>ida efectiva

A!LICACIONES)a tecnolo*$a de intercambio iónico se 'a establecido en las industrias'idrometalur*icas y de c'apa como un medio muy potente de purificación yextracción.

umerosas y diversas funcionalidades fueron li*adas a la matri polim4ricaresultando en una amplia *ama de selectividades para los iones met#licos. )os*rupos de intercambio catiónico como los #cidos sulfónicos y carbox$licospueden fiar iones met#licos en su forma catiónica /%n2, mientras diferentes*rupos de amonio li*ados a la resina aniónica fian los metales en su forma decompleos aniónicos como los cyanides, sulfatos. Adem#s, la industria proponeuna *ama *rande de resinas quelantes espec$ficas de al*unos metales en unran*o dic'o de p8. "stos *rupos muestran una *rande afinidad para al*unosmetales resultando en una alta capacidad de adsorción y menos fu*as. Alcambiar las condiciones de funcionamiento al*unos metales pueden ser selectivamente extra$dos de las colas de producción, incluso con una baaconcentración. umerosas tecnolo*$as de extracción de metales est#n siendousadas, *enerando soluciones con composiciones variables.

)a moderna distribución uniforme del tamaño de las part$culas de las resinas

de intercambio iónico meora considerablemente las condiciones defuncionamiento en t4rminos de baada de presión, elusión y rinse. )a in*enier$ade los equipamientos para procesos de intercambio iónico 'a evoluidotremendamente 'acia diseños eficaces tal como las multi;columnas, la elusióna contra;corriente y los procesos continuos.

8oy d$a, no solo uranio, oro y P@% est#n procesados con resinas deintercambio iónico sino tambi4n metales de base como el n$quel y el cobrepueden estar extra$dos y m#s purificados. 6e 'ec'o, m#s y m#s metales est#nrecuperados en las resinas de intercambio iónico, sea que representen un valor si*nificativo, o sea que su eliminación sea m#s y m#s re*ulada. )a tecnolo*$a

de intercambio iónico complementa bien otras tecnolo*$as /extracción por solvente, CPB2 de extracción y purificación de muc'os metales con corrientes



diferentes. Por supuesto, la adsorción por resinas de intercambio iónico no essiempre el -nico medio para recuperar metales, sin embar*o es una'erramienta potente para tratar corrientes auxiliares o soluciones de metales dealta valor meorando el rendimiento *lobal de la operación. )a tecnolo*$a deintercambio iónico esta tambi4n muy usada en la industria de c'apa para la

recuperación de metales a partir de baños concentrados o de enua*ue.

2$ U(-1-<*/ - .6)--) 1 .-+ +1*/(* . .(. +)6.(-1-<* ./ #-),.(*1)7-*$

FIG$ " !LANTA !ARA ELIMINACIÓN DEBORO

• "structura met#lica para soportar los equipos con

patas para equilibrado.

• Columna para el ntercambio onico.

• (esina.

• >alvulas eumaticas de 6iafra*ma.

• 1 Compresor.

• 1 omba de Alimentacion.

• nectores para Acido Clor'idrico y !osa

Caustica

• 9anques para Acido y !osa Caustica.

• nterruptores de ivel para el 9anque de Acido y

!osa Caustica.

• %anómetros.

• + (ot#metros para %edir el Caudal de A*ua de

Alimentacion, Acido y !osa.

• Controlador de ntercambio onico, para el Control

de los Procesos Autom#ticos.

• Panel de Control para Alimentación y

Accionamiento de los "quipos "l4ctricos.

•



RESULTADOS

DATOS:

9odos los resultados que se presentan a continuación fueron le$dos en elequipo de absorción atómica y corresponden a lecturas de muestras de

al$cuotas de 50 Dl aforadas a 50ml.

E(*+* . *()*+*,-./(

>olumen desolución /ml2

ECuF en solución saliente /ppm2

!olución sulfatada !olución amoniacal !olución clorada

0 0.0 0.0 0.01

0 0.0 0.0 0.5

0 G.3 0.0 .30 H.G . 11.5

0 1.I13 11. 1.I13

0 1.I13 1.I13 1.I13

E(*+* . .1-4/

>olumen desolución /ml2

ECuF en solución saliente /ppm2

!olución sulfatada !olución amoniacal !olución clorada10 3 + 5

FIG$ 2 INTERCAMBIO IÓNICO CONVENCIONAL



10 13 I 13

10 +0 15 I

10 13 +5 10

10 3 15

10 1 I 1

10 0.5 1 0.G10 0.3 0.+ 0.3

10 0.+ 0. 0.+

10 0. 0.1 0.1

3$ I/?),*) 1 ).1(* .+.)-,./(*1.$ !)../(*)1 ./ ?),* .(*1* 6)* ./ /. . -/61*:

*$ . A()*+*,-./( V$ V1,./ . 16-4/ . 6).$$ . E1-4/ V$ V1,./ . 16-4/ . >6-$6$ . C ).6+.)* V$ V1,./ . .1./(.$

CÁLCULOS:

!*)(. A:)os c#lculos se 'icieron utiliando las si*uientes fórmulas:

Concentración real J /50e;+50e;G2KCdiluida J 1000KCdiluida

Cu en sln de atrapamiento /en m*2 J Creal K 0.0).

Cu en resina J contenido de Cu en la solución de entrada ;contenido de cobreen la solución a la salida de la columna J 53.m* ; CrealK0.0).

L Atrapamiento J /Cu en resinaCu en la solución de entrada2 K100

!*)(. B:Concentración real J /50e;+50e;G2KCdiluida J 1000KCdiluida

Cu en sln de elusión /en m*2 J Creal K 0.01).

L"lusión J /Cu en sln de elusiónCu de sln antes de elusión2K100

!*)(. C:Lacumulado de cobre J L acumulado de elusión

ETA!A DE ATRO!AMIENTO

VOLUMEN

ACUMULADOML

CONCENTRACIÓN DE CU

EN SOLUCIÓN !!M

CU EN SOLUCIÓN MG

SOLUCIÓN SOLUCIÓN SOLUCIÓN SOLUCIÓN



SULFATADA CLORADA SULFATADA CLORADA0 0.0 10 0.0 0.

30 0.0 500 0.0 10

G0 G300 300 1 1G

0 HG00 11500 1H +0

100 1I13 1I13 53. 53.

10 1I13 1I13 53. 53.

9otal .5G H1G.IG

VOLUMENACUMULAD

O ,1

CU EN RESINA ,7 DE ATRA!AMIENTO

SOLUCIÓN

SULFATADA

SOLUCIÓN

CLORADA

SOLUCIÓN

SULFATADA

SOLUCIÓN

CLORADA

0 53. 53.0 100 HH.H

30 53. 33. 100 HG.0I

G0 1G. G. 3H.GG ++.H+

0 G. 3. 3.3H H.55

100 0 0 0 0

10 0 0 0 0

9otal GHI.1 G0.H



ETA!A DE ELUSIÓN

VOLUMENACUMULADO

ML

ELUSIÓNSOLUCIÓN SULFATADA SOLUCIÓN CLORADA

10 5.I3 .10 0.0 +.00

+0 3+.0+ 33.+3

30 0.0 1G.3

50 5.I3 +.

G0 1.3+ 1.G3

I0 0.I 0.HH

0 0.5I 0.GG

H0 0.3+ 0.3H

100 0.H 0.1G

VOLUMENACUMULA

DO ML

CONCENTRACIÓNREAL DE CU EN

SOLUCIÓN !!M

CU EN SOLUCIÓN MG

SOLUCIÓNSULFATADA

SOLUCIÓNCLORADA

SOLUCIÓNSULFATAD

A

SOLUCIÓNCLORADA

10 3000 5000 30 50

0 13000 13000 130 130

+0 +0000 I000 +00 I0

30 13000 10000 130 100

50 3000 000 30 0

G0 1000 1000 10 10

I0 500 G00 5 G

0 300 300 3 3

H0 +00 +00 + +100 00 100 1



ETA!A RECU!ERACION DE COBRE

VOLUMENACUMULADOML

COBRE RECU!ERADOSOLUCIÓN SULFATADA SOLUCIÓN

CLORADA10 5.74 8.21

20 25.82 31.20

30 68.85 75.54

40 88.94 91.97

50 94.68 95.25

60 96.11 96.89

70 96.83 97.88

80 97.40 98.54

90 97.83 99.03

100 98.12 99.19



$ OBSERVACIONES CONCLUSIONES

•

"l mayor porcentae de atrapamiento se obtuvo con la solución clorada,y empleando adem#s una menor cantidad de volumen de solución paraextraer el metal valioso.

• !e observó que la mayor cantidad de cobre recuperado se lo*ró con la

solución clorada, se*uida de cerca por la solución sulfatada.

• )a resina cambia de color 'asta que no puede absorber m#s cobre, esto

pasa cuando la resina se 'a sobresaturado, en este punto se 'aceinnecesario el se*uir adicionando solución. "n este momento cuando laresina se 'a sobresaturado, termina la etapa de atrapamiento e inicia la

de elusión.

• A medida que transcurre la etapa de elusión /adición de la solución de

8Cl2 la resina retoma su color ori*inal de una forma pro*resiva, iniciandoel cambio desde la parte superior de la resina.

• "l reactivo usado para la etapa tanto de atrapamiento como de elusión,

debe ser de tendencia media, lo cual permite f#cilmente ser despoadopor la resina del metal o despoar f#cilmente a la resina del metal.



• )a importancia en la realiación de las curvas de atrapamiento y de

elusión estriba en conocer el volumen de solución necesario para lle*ar a los resultados requeridos.

• "s importante controlar el caudal con el que la solución atrapante o

eluyente pasa a trav4s de la columna, ya que si es muy alto losporcentaes de atrapamiento probablemente sean menores debido almenor tiempo de contacto entre la resina y la solución, lo cual llevar$a apensar en una mayor cantidad de solución en la etapa de elusión.

• 6e las dos etapas del proceso, la de atrapamiento es la m#s importante

pues si en 4sta la resina no absorbe la mayor cantidad posible de cobre,el porcentae de recuperación ser# bao.

5$ BIBLIOGRAFÍA

• 'ttp:Mebs.ono.comdesmineraliadorestipos.'tml

• 'ttp:MMM.'ydroprocess.clresumenes10.pdf

• 'ttp:MMM.excelMater.comspabcix.p'p

• 6<%C "? 8idrometalur*ia. 7undamentos, Procesos y Aplicaciones?!antia*o de C'ile, 001.

• 'ttp:MMM.raulybarra.comnotioyaarc'ivosnotioya++plataNrecuperacio

nNfoto*rafia.'tm

9. inf. resinas intercambio inico - andrea bernal

Documents