sábado, 16 de marzo de 2013

LA RECUPERACIÓN DE METALES



Plata recuperada


Recuperación de metales

Es posible, como se ha visto anteriormente, recuperar algunos metales directamente en proceso, mediante las técnicas que se proponen a continuación:

Recuperación electrolítica de metales

Los sistemas de recuperación electrolítica de metales, bien sea de aguas de enjuague como de baños  de proceso, son capaces de recuperar del orden del 90-95% de metal disuelto.  
Los  iones  metálicos  se  reducen  y  depositan  en  el  cátodo  de  la  célula electrolítica; a continuación, este material depositado debe ser sustraido del cátodo, bien sea  mecánicamente  o  químicamente,  para  posteriormente  ser  refinado,  reciclado  o eliminado. 

Excepto cromo, esta técnica permite en teoría  recuperar cualquier metal disuelto:  metales  preciosos,  níquel,  cobre,  zinc,  estaño,  cadmio,  etc.  
No  es  muy adecuada para la recuperación de metales en procesos químicos (electroless), debido a la fuerte presencia de metales complejados, agentes reductores y estabilizantes.

La recuperación por vía electrolítica es especialmente adecuada cuando la solución tiene altas Concentraciones, con niveles de conductividad elevados que facilitan el paso de la corriente eléctrica a  su través. 
Por este motivo, en ocasiones, si el metal en cuestión tiene un alto valor (p.e. el oro), es  recomendable concentrar la solución con algún sistema  como  la  evaporación,  las  resinas  de  intercambio  iónico,  etc.  También  es factible, en el caso de soluciones cianuradas poco conductoras, añadir sales de cianuros residuales que ayuden a incrementar la conductividad de la solución.

Como medidas básicas del diseño de un proceso de recuperación electrolítica de metales tenemos las siguientes:

Cátodo inerte con una elevada superficie o Distancia reducida entre cátodo y ánodo o Recirculación de la solución




Oro recuperado


Por todo ello, el sistema es empleado sobre todo, aunque no exclusivamente, para recuperar  metales  preciosos que operan a niveles de conductividad altos (como es el caso de la plata) y que facilitan la electrodeposición del metal. 
También se utiliza para recuperar otros metales con valor económico (especialmente, níquel y también cobre) 
Para  extraer  posteriormente  el  metal   depositado,   es  necesario  emplear  cátodos insolubles o del mismo metal a depositar. 
A la vez que  se  produce la reducción del metal, tiene lugar la oxidación de algún componente de la solución; esto se aprovecha para  eliminar,  por  ejemplo,  cianuros.  
En  soluciones  poco  conductoras,  suele  ser necesaria  la  introducción  de  un  sistema  por  lecho  fluidizado  para  aumentar  el rendimiento de la recuperación; en otros casos, es necesario aportar algún componente que aporte mayor conductividad al baño.

La presencia de otros metales no afecta a la recuperación. 
En muchos casos, se obtiene un metal recuperado que puede emplearse de nuevo en forma de ánodo. 
En otros casos, esto no es posible y debe enviarse externamente a su refinado.

La presencia de sustancias fuertemente oxidantes, tales como ácido nítrico o fluobórico, generalmente,  hacen  que  no  sea  factible  esta  técnica  de  recuperación,  debido  a  la reducción  de  la  vida  de  los  ánodos.  
La  presencia  de  ácido  clorhídrico  u  otros compuestos con iones cloruro tampoco son muy  adecuados debido a la formación de gas cloro en el ánodo. 
En estos casos, hay que prever un  sistema de extracción y tratamiento de gases adecuado.




Platino recuperado


La inversión  inicial  es  importante  y  habrá  que  evaluarla  en  función  del  metal  a recuperar; los principales costes de funcionamiento se basan en el personal, debido a la cierta  manipulación  que  requiere  el  sistema  entre  procesos  electrolíticos.  
El  coste energético no es significativo.

Resinas de intercambio iónico en recuperación de metales

Para soluciones muy diluidas con presencia de metales preciosos, se hace imprescindible la concentración previa del metal mediante el empleo de resinas de intercambio iónico.

En el  caso  de  utilizar  resinas  quelantes,  la  recuperación  del  metal  se  efectúa  por incineración de la resina. 
Por este motivo, suele tratarse de servicios externos a la propia empresa. 
La emisión de gases a  la atmósfera es importante y precisa de sistemas de tratamiento de gases contaminantes. 
La gestión  externa de esta resina debe siempre efectuarse a través de gestor autorizado, en forma de residuo peligroso.

Hay la posibilidad de utilizar alguna resina no quelante, y que puede regenerarse por la vía  tradicional  química;  en  estos  casos,  se  obtiene  un  eluato  de  regeneración  que contiene  el  metal  disuelto.  A   continuación,  se  precisa  su  recuperación  por  vía electrolítica, por ejemplo.







El rendimiento de recuperación es muy alto (90-95%), sobretodo cuando se utilizan resinas quelantes.

Cuando  ello  suponga  facilitar  la  recuperación  de  metales,  se  recomienda  tratar  las emisiones   contaminantes   de   forma   separada.   
En   ciertos   casos,   las   mezclas   y contaminaciones cruzadas  entre procesos, dificulta o, incluso, impide la recuperación del metal en cuestión. 
Para evitar esta situación, allí donde no sea factible su correcta segregación,  es  posible  emplear  resinas  selectivas  (caso,  por  ejemplo,  de  algunos metales preciosos).

En instalaciones de fabricación de circuitos impresos, es factible recuperar el paladio y el cobre,  mediante el uso de resinas de intercambio específicas. 
Una vez regeneradas químicamente, el metal puede precipitarse por vía electrolítica o química.

La resina tiene un coste importante y, en el caso de su incineración, debe renovarse con cada ciclo.

En el caso de regeneración química, como ya se ha comentado, el eluato tiene una concentración salina importante.

Habitualmente, la gestión de la resina y la consecuente recuperación del metal, como decimos es efectuada por terceros, en instalaciones de tratamiento autorizadas.


Metales preciosos: oro y plata

La  electro-deposición  de  metales  preciosos  para  fines  decorativos  y  funcionales constituye una importante parte de la industria de tratamientos de superficie. 
Debido al elevado coste de los metales  preciosos, existe una amplia variedad de técnicas que permiten su conservación y recuperación.

Para el caso de oro, tenemos alternativas al proceso cianurado:




Platino


  Baño de sulfito de oro: 

Con un buen poder de penetración puede dorar partes complejas;   presenta   un  comportamiento  de  proceso  parecido  a  la  forma cianurada;  en  contrapartida,  las  soluciones  son  menos  estables,  con  lo  que requieren de mayor control y  mantenimiento; tiene aplicaciones claras en el campo   de   la   electrónica   aunque,   no   está   aún   plenamente   desarollado, presentando serios problemas de estabilidad a partir de cierta  temperatura de trabajo.

  Paladio: 

Este metal está sustituyendo el oro en algunas aplicaciones; su coste es inferior al del oro y, en algunos casos, sus propiedades finales superan a las del oro. 
Las soluciones de  paladio no son cianuradas y, principalmente, pueden contener amonio y aminas. 
El paladio puro es sensible al fenómeno del micro- cracking, siendo muy intolerable a las  contaminaciones inorgánicas. 
El coste total de la aplicación puede ser superior al del dorado.


Como técnicas de recuperación, debido al elevado coste económico del oro, es factible la inversión en equipos de elevado precio, que posibiliten un gran nivel de recuperación (vertido  cero);  entre  las  instalaciones  recomendables  tenemos,  recuperación  de  la solución procedente de las aguas de  enjuage mediante resinas de intercambio iónico, ósmosis inversa, electrodiálisis y evaporación para concentrar el baño.

Los baños de plata contienen una concentración en cianuros (cianuro de potasio y plata y cianuro de  potasio) muy superior al caso del oro en este caso, la concentración en cianuro libre es muy elevada; por este motivo, además del interés en recuperar el metal, es importante reducir y reciclar el cianuro.

Las técnicas para recuperar buena parte de estos metales están ampliamente utilizadas y contrastadas; aunque el coste de algunas de estas técnicas puede ser alto, el precio del metal permite su  implantación  en muchos casos. 




Oro


Veamos las principales técnicas de recuperación:

  Recuperación electrolítica: 

Mediante la célula electrolítica, es posible reducir el metal plata en el cátodo y oxidar parte de los cianuros a ciannatos en el ánodo; esta aplicación puede emplearse sobre enjuagues estancos. 
Con esta técnica es factible recuperar más del 90% del metal plata del enjuague y oxidar un 50% del cianuro presente.

Recuperación mediante resinas de intercambio iónico y posterior electrolisis: 

Una manera muy empleada para eliminar y concentrar las sales de los enjuagues, consiste en utilizar una  resina de intercambio iónico aplicada a un enjuague estanco; el porcentaje de recuperación  de cianuro de plata en la resina puede alcanzar el 99%. 

En algunos casos, se utilizan resinas aniónicas quelantes que no permiten su regeneración química y deben ser incineradas  externamente para poder  recuperar  el  metal;  esta  práctica  es  poco  aconsejable  puesto  que  los niveles  de  contaminación  a  la  atmósfera  son  importantes  y  requieren  de instalaciones de post-combustión de los gases generados y filtrado final. Existe actualmente en el mercado una serie de resinas, igualmente de efectivas, que sí permiten su regeneración por vía  química (tiocianato de sodio o tiourea en medio ácido). 

Posteriormente, la plata puede ser  recuperada por electrolisis a partir  del  eluato  de  regeneración.  Debido  a  que  el  reactivo  utilizado  en  la regeneración  no  se  destruye  con  el  proceso  de  electrolisis,  puede  volver  a reutilizarse para un nuevo ciclo de regeneración.

  Electrodiálisis: 

Para la recuperación de arrastres, permite concentrar la sal con el metal precioso en cuestión.
La técnica también es  empleada  en  el  mantenimiento  (filtrado)  de  las  soluciones  del  proceso de anodizado.

  Ósmosis inversa: 

Al igual que en el caso anterior, permite la recuperación de las sales conteniendo el metal a partir de las aguas de recuperación.






Fernando Gatto
Kaia Joyas Uruguay

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