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Recuperación de germanio a partir de cenizas volantes fileRecuperación de germanio a partir de cenizas volantes por vía hidrometalúrgica 90 Página 1. Caracterización Físicas

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  • Recuperacin de germanio a partir de cenizas volantes por va hidrometalrgica

    89

    Experimentacin y Resultados

  • Recuperacin de germanio a partir de cenizas volantes por va hidrometalrgica

    90

    Pgina

    1. Caracterizacin Fsicas de las Cenizas Volantes....92

    2. Determinacin del Germanio en Solucin mediante un Mtodo Colorimtrico....93

    3. Ensayo de Lixiviacin.97

    3.1 Metodologa de los Ensayos de Lixiviacin.98

    3.2 Procedimiento de Operacin de los Ensayos de Lixiviacin..101

    3.3 Ensayos de Lixiviacin a pH Natural..104

    3.4 Ensayos de Lixiviacin a pH 1....108

    3.5 Nuevos Ensayos de Lixiviacin a pH 1.112

    4. Ensayos de Adsorcin sobre Resinas de Intercambio Inico...116

    4.1 Resinas Empleadas..117

    4.2 Mecanismos de Extraccin de Germanio con Resinas de Intercambio Inico....118

    4.3 Ensayos de Adsorcin de Germanio con Soluciones Patrn..........................120

    4.3.1 Procedimiento de Operacin................................................................120

    4.3.2 Ensayos Multivariables.............................................................................121

    4.3.3 Efecto de las Variables.............................................................................128

    4.4 Ensayos de Adsorcin de Germanio en Soluciones de Lixiviado.......................132

    4.4.1 Estudio del Efecto del pH de Lixiviacin en el pH de Adsorcin....................132

    4.4.2 Estudio del Efecto del pH y de la Cantidad de Resinas por Volumen de Lixiviado

    en el Rendimiento de Adsorcin...................................................................133

    4.4.2.1 Procedimiento de Operacin.............................................................................133

    4.4.2.2 Metodologa del Ensayo de Adsorcin con Lixiviado..........................133

    5. Ensayo de Reextraccin.....................................................................................141

    5.1 Procedimiento de operacin....................................................................142

    5.2 Metodologa del Ensayo de Reextraccin...................................................143

    6. Ensayos de Precipitacin...............................................................................149

    6.1 Procedimiento de Operacin...........................................................................150

    6.2 Metodologa del Ensayo de Precipitacin...................................................151

    6.2.1 Estudio del pH de Precipitacin...............................................................152

    7. Ensayo de Recirculacin...........................................................................160

    7.1 Estudio de la Relacin Refinado/cido Tartrico Fresco...................................162

    7.1.1 Determinacin de la R Caracterstica del Proceso........................................163

    7.2 Metodologa del Ensayo de Recirculacin......................................................166

    8. Selectividad de las Resinas........................................................................170

  • Recuperacin de germanio a partir de cenizas volantes por va hidrometalrgica

    91

    En el presente proyecto se ha desarrollado un proceso hidrometalrgico para la

    recuperacin del germanio presente en las cenizas volantes. Las etapas del proceso son

    las siguientes:

    Lixiviacin del germanio desde las cenizas volantes.

    Separacin de las cenizas y el lixiviado mediante filtracin.

    Concentracin y purificacin de las soluciones mediante 3 etapas consecutivas:

    intercambio inico, desorcin y precipitacin.

    Cenizas Volantes

    P-3

    Volteador

    Decantacin

    y Filtracin

    Lixiviado

    Refinado

    Cenizas

    Hmedas

    resinas

    Reextracto

    HCl 2 M

    Volteador

    cido Tnico

    Solucin Residual

    cido

    Tartrico

    H2SO4

    Filtracin

    LavadoExtracto

    H2O

    Precipitado de Ge

    NaOH

    Figura 22. Diagrama de las etapas del proceso hidrometalrgico de recuperacin de germanio

  • Recuperacin de germanio a partir de cenizas volantes por va hidrometalrgica

    92

    1. Caracterizacin Fsica de las Cenizas Volantes

    Las cenizas volantes de la central trmica GICC de ELCOGAS en Puertollano tiene un

    contenido en humedad muy bajo, 0,2-0,3 %, independientemente del combustible

    alimentado al gasificador y de las condiciones de operacin. Los valores de densidad

    oscilan en el rango de 1-1,3 g/cm3 (Font, 2007).

    La ceniza de referencia muestra una distribucin granulomtrica muy fina, como se

    puede observar en la figura 23. La superficie especfica de la ceniza seleccionada vara

    entre 4,4 y 9,4 m2/g (Font, 2007). El valor de la porosidad oscila en el rango: 0,03

    0,10 cm3/g. La distribucin de dicha porosidad es la siguiente: el 70% se debe a

    macroporos (d > 500 ), casi el 30% de la porosidad se debe a poros de tamao medio

    (20 > d > 500 ) y menos de un 1% se debe a microporos (d < 20 ) (Arroyo, 2007).

    Figura 23. Distribucin granulomtrica de la ceniza de referencia (Arroyo, 2007)

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    93

    2. Determinacin del Germanio en Solucin mediante un

    Mtodo Colorimtrico

  • Recuperacin de germanio a partir de cenizas volantes por va hidrometalrgica

    94

    Para la determinacin del germanio en solucin acuosa se ha empleado el mtodo

    colorimtrico basado en la fenilfluorona. El procedimiento de operacin a seguir es el

    mismo para cada una de las soluciones del proceso.

    1. Preparacin de una solucin patrn de germanio

    Se prepara una solucin patrn de germanio de 10 mg/L a partir de otra solucin patrn

    de germanio de 350 mg/L mediante dilucin con agua bidestilada.

    2. Preparacin de la solucin de fenilfluorona

    Se pesan 75 mg de fenilfluorona slida y se aaden a un matraz de 250 mL. A

    continuacin se aaden 12, 5 mL de H2SO4 al 18 M y se enrasa el matraz hasta 250 mL

    con etanol. Se agita con un agitador magntico hasta que est todo el slido disuelto.

    3. Preparacin de la solucin de goma arbiga

    Se pesa 1 g de goma arbiga en la balanza y se disuelven en 200 mL de agua

    bidestilada. Se deja agitando hasta que est todo el slido disuelto. La solucin de goma

    arbiga debe descartarse cuando empiece a presentar turbidez.

    Fotografa 2. Fenilfluorona, el etanol, goma arbiga y solucin patrn de germanio

    4. Preparacin de las soluciones patrn de germanio

    Se disponen de cuatro matraces de 25 mL denominados P0, P1, P2 y P2,5 en funcin de

    los mL de solucin patrn de germanio de 10 mg/L que se aaden respectivamente a

    cada uno de los matraces. A continuacin se adicionan 2,5 mL de solucin de goma

    arbiga y 7,5 mL de solucin de fenilfluorona a cada matraz y se enrasan con agua

    bidestilada.

    5. Preparacin de las muestras

  • Recuperacin de germanio a partir de cenizas volantes por va hidrometalrgica

    95

    La cantidad de germanio que se puede medir con el espectrofotmetro est limitada a 1

    mg/L. Dado que los efluentes acuosos obtenidos en el proceso de recuperacin del metal

    tienen una concentracin de germanio en solucin muy superior a esta cantidad, es

    necesario diluir la muestra para realizar la medida de ste antes de introducirlo en el

    espectrofotmetro. La dilucin de las soluciones se realiza en dos etapas.

    Primera dilucin

    Se toman 2 mL de solucin efluente y se adicionan en un matraz de 25 mL. A

    continuacin se enrasa con agua bidestilada y se agita manualmente unos segundos.

    Segunda dilucin

    Se adicionan 2 mL de solucin diluida, la preparada en la primera dilucin, a un matraz

    de 25 mL. A continuacin se aaden 2,5 mL de solucin de goma arbiga y 7,5 mL de

    solucin de fenilfluorona y se enrasa con agua bidestilada.

    Una vez que estn preparados los patrones y las muestras diluidas se ha de esperar un

    tiempo de 30 minutos antes de medir la absorbancia de cada una de ellas en el

    espectrofotmetro. Este tiempo es necesario para la formacin ptima del complejo

    coloreado del germanio con la fenilfluorona. Cuanto mayor sea el contenido de

    germanio en solucin mayor ser la intensidad del color de la misma.

    Primera y segunda dilucin, soluciones patrn, espectrofotmetro

    Fotografas 3, 4, 5 y 6. Primera dilucin, segunda dilucin, patrones y espectrofotmetro

  • Recuperacin de germanio a partir de cenizas volantes por va hidrometalrgica

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    6. Se mide la absorbancia de la soluciones patrn de germanio en el espectrofotmetro a

    una longitud de onda de 510 nm, empezando con la solucin P0 y estableciendo el valor

    de sta como el cero de medida. A continuacin se miden el resto de soluciones patrn y

    de muestras.

    7. Tras medir la absorbancia se construye un una recta de calibracin a partir de las

    absorbancias y las concentraciones de germanio de las soluciones patrn. Con ayuda de

    esta recta se ha calculado la concentracin de germanio en las soluciones diluidas. La

    concentracin real de germanio presente en las muestras ser igual a la medida que se

    obtiene en el espectrofotmetro multiplicado por el nmero de diluciones realizadas a

    las muestras.

    Todas las medidas se han realizado a temperatura ambiente y presin atmosfrica.

    Tanto el ci

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