Post on 04-Jan-2016
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Recuperación de metales pesados y metales precisos
Reciclado y Reúso
Carlos Vázquez Vázquez
Temas
• Metales pesados
• Metales preciosos
• Residuos electrónicos
• Técnicas de recuperación de metales• Ejemplos de recuperación metales pesados • Ejemplos de recuperación metales preciosos
• Limites del reciclaje
Metales pesados
• El termino “metal pesado”, a pesar de ser ampliamente utilizado entre los profesionales científicos, no tiene una base científica rigurosa o una definición química.
• Cadmio
• Plomo
• Mercurio
• Cromo
• Arsénico (metaloide)
Metales pesados – fuentes y usos
Elemento (metal pesado)
Usos / Fuente del residuo
Cadmio Recubrimiento para hierros y aceros. Aleación con cobre para cables de instalaciones eléctricas. Aleación con Plomo y Zinc para soldadura. Teñido de vidrio y fabricación de pinturas.
*Plomo Fabricación de baterías pigmentos. Recubrimiento de cables. Fabricación de armamento. Aditivo para la gasolina como antidetonante. *Soldaduras. *Monitores - Pantallas.
*Mercurio Termómetros, barómetros, lámparas (vapor de mercurio). Forma aleaciones (amalgamas). Insecticidas. Protectores de madera. Pinturas. Extracción de oro y plata. *Monitores - Pantallas.
Estos metales se encuentran en algunos residuos electrónicos.
Metales pesados – fuentes y usos
Elemento (metal pesado) Usos / Fuente del residuo
Cromo Aleaciones de con hiero, níquel o cobalto para aumentar la dureza y evitar corrosión. Recubrimiento (Industria automotriz). Curtiduría. Teñido de vidrio.
Arsénico Endurecer aleaciones con plomo. Teñido de vidrio. Insecticidas, fabricación de materiales semi - conductores.
Metales pesados – fuentes y usos
Metales pesados – peligrosidad
Elemento (metal pesado) / Estado de oxidación más común
Efectos en la salud
Cadmio / +2 El cadmio es muy similar al zinc y estos dos metales se encuentran en procesos geoquímicos similares. Los síntomas por envenenamiento por Cadmio son tensión arterial alta, daños al riñón, destrucción de tejido ocular y glóbulos rojos.
Plomo / +2 Genera disfunción severa de los riñones, el sistema reproductor, hígado y sistema nervioso central. Anemia y retraso mental en niños.
Mercurio Daño neurológico, irritabilidad, parálisis, ceguera o locura, ruptura de cromosomas y defectos de nacimiento. Bahía de Minamata, Japón (1953-1960) Marisco contaminado.
Metales pesados – peligrosidad
Elemento (metal pesado) / Estado de oxidación más común
Efectos en la salud
Cromo / +3 Daños en a piel y en lo ojos. Sustancia carcinogénica.
Arsénico / +5 Daño en piel y riñones. Bangladesh (1987) Pozos de agua potable contaminados.
Metales pesados – peligrosidad
Metales pesados (residuos electrónicos) – peligrosidad
• Un tubo fluorescente, por su contenido en mercurio y fósforo puede contaminar 16.000 litros de agua.
• Una batería de níquel cadmio de un teléfono celular puede contaminar 50.000 litros de agua y afectar 10 metros cúbicos de suelo.
• Un televisor puede contaminar 80.000 litros de agua por su contenido de metales en las plaquetas, plomo en vidrio y fósforo en la pantalla.
• Una plaqueta de un celular o una computadora tiene mercurio, bromo, cadmio, plomo y selenio, entre otros contaminantes peligrosos según la ley argentina de residuos peligrosos.
Metales pesados – problemática
Producto Residuo Relleno sanitario
Contaminación de suelos y
cuerpos de agua
Pocos estudios y poca tecnología
Proyectos y tecnología
Separación por membranasSedimentaciónFito extracción
Recuperación de metales
Metales preciosos
• Platino
• Oro
• Plata
• Paladio
• Rodio
Metales preciosos – fuentes y usos
Elemento (metal precioso)
Usos / Fuente del residuo
Platino Catalizadores para vehículos y en las bujías. Baterías de nueva generación para autos eléctricos. Fabricación de discos duros.
Oro Industria electrónica, debido a que es un buen conductor y no presenta corrosión.
Plata Industria electrónica. Industria de la fotografía (líquidos de revelado). Antiséptico. Catalizador de algunas reacciones químicas.
Paladio Catalizadores para vehículos. Forma aleaciones con la plata y el cobre para fabricar cables de telecomunicaciones. Prótesis dentales.
Rodio Pigmento. Aplicaciones en la industria electrónica.
Metales preciosos – Generación
• En 2006 se vendieron 230 millones de computadoras y mil millones de teléfonos celulares, los cuales contenían 70 toneladas de oro y 235 toneladas de plata.
• Lo cual representó el 3% de la producción minera de ambos metales.
• En cuanto al paladio se llegó a usar 18 toneladas (12% de la producción).
Metales preciosos – Componentes residuos electrónicos
Plásticos Materiales cerámicos
(pantallas)Resina epóxica Fibra de vidrio
Cobre, Plomo, Níquel, Hierro, Aluminio.
Metales preciosos (CPU´s)
Metales preciosos – Generación en México de residuos electrónicos
Metales preciosos recuperación – México
• Búsqueda realizada en las páginas verdes 22 de febrero de 2014.
Técnicas de recuperación
Hidrometalúrgicos
Extracción por solventes
Precipitación en fase acuosa
Precipitación en fase orgánica
Electro deposito
Pirometalúrgicos
Tratamiento por fusión
Tratamiento por destilación al alto vacío.
Metales pesados – recuperación (Cadmio de las pilas)
• Procesos pirometalúrgicos: En este tipo de procesos se agrega sílice, carbonato de sodio, óxido de calcio y “fundentes” a las pilas a una temperatura de 1200°C. Se obtiene un material vitrificado que puede ser utilizado como relleno. No es toxico, debido a que el cadmio puede ser recuperado en el proceso de fusión.
Metales pesados – recuperación (Cadmio de las pilas)
Metales pesados – recuperación (Cadmio de las pilas)
Metales preciosos recuperación
Preparar el material para el
proceso Eliminar Cobre (en el caso de que se quiera recuperar
oro o plata)
Disolver el metal noble
Recuperación electrolisis
Metales preciosos recuperación
• Los procesos hidrometalúrgicos son los más usados en la recuperación de metales preciosos.
• Principalmente se usa el cianuro de sodio, debido a su bajo costo y a su efectividad para disolver metales nobles.
• El orden de actividad para los metales nobles con el cianuro es:
Au>Ag>Pd>Rd
• Los métodos de lixiviación ácida y básica tienen una mayor efectividad en el Pd y Rd.
Metales preciosos recuperación (Au,Ag) - cianuración
Pulverizado (1000 μm-136μm) y tostado (850 °C) de la tarjeta de circuitos.
Remoción de cobre: Se disuelve la muestra en
amoniaco (16.7% v/v) por dos horas, para formar cianuro cupriamonio
(lixiviados)
Secado de la muestra a 110°C
La muestra se introduce a una solución de NaCN (cianuro de
sodio) a una concentración de 4 g/L y un pH = 10.5por 24 horas.
Posteriormente, mediante un proceso electrolítico se logró
recuperar hasta un 95 % de oro y un 82 % de oro. (Medición con
absorción atómica)
El cianuro pasa a un proceso de filtrado con carbón activado
Metales preciosos recuperación (Pd y Rh)– lixiviación ácida
Pulverizado (1000 μm-136μm) y tostado (850 °C) de la tarjeta de circuitos.
Se usó ácido clorhídrico, sulfúrico e hidróxido de
potasio.
Los mejores resultados se obtuvieron con 50g/L de
ácido sulfúrico a un tiempo de 6 horas.
Recuperación de paladio 75.43% (Medición con
absorción atomica)
Por otra parte no se pudo recuperar Rh. Pero se cree
que al variar la temperatura se obtendrán resultados alentadores.
Limites del reciclaje
• El reciclaje tiene limites prácticos. Cada uso produce algún grado de deterioro o perdida durante la transformación:
• El desgaste natural y las roturas inducen a la perdida de algo de metal.
• Cierta perdida será en forma de corrosión, otra como abrasión microscópica, y aun más como disipación.
• En el proceso de recuperación, la trituración, la molienda y la fundición provocaran perdidas.
Limites del reciclaje
• La cantidad de metal disponible al final de cada ciclo de recuperación puede calcularse por la ecuación:
• Donde: • M= masa recobrada (kg)• Mo= masa original (kg)• k = constante de disminución (ciclo -1)• n = número de ciclos
Limites del reciclaje – ejemplo
• Se supone un proceso con una eficiencia del 90% de recuperación del metal (100-10% de perdida).
Donde n =1; por ser el primer ciclo.
Limites del reciclaje – ejemplo
• La masa aproximada que se conserva al final del tercer ciclo es:
Referencias
• Manahan S. (2007).Introducción a la Química Ambiental. México. Editorial Reverte – UNAM: primera edición.
• Davis M., Masten S. (2005). Ingeniería y Ciencias Ambientales. México. Editorial McGraw-Hill Interamericana: primera edición.
• Lund H. (1996). Manual Mc-Graw Hill de Reciclaje. España. Editorial Mc- Graw Hill: primera edición.
• Piña H. (2008). Recuperación de metales de pilas de desecho Ni –HM. México. IPN – ESIQIE.
Referencias
• INECC-SEMARNAT (Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático – Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales) (sin año). Metales Pesados. México. Recuperado el 16 de febrero de 2014 en: http://www.inecc.gob.mx/sqre-temas/763-aqre-metales#2
• Frers C. (sin año). ¿Hacia donde va la basura electrónica?. España. Waste Magazine on line. Recuperado el 16 de febrero de 2014 en: http://waste.ideal.es/basuraelectronica.htm
• De la Torre E., Guevara A. y Espinoza S. (2009). Los teléfonos celulares una nueva mina de metales precisos, factible de valorizar mediante la tostación y lixiviación con cianuro. Ecuador. Recuperado el 16 de febrero de 2014 en: http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/5535/1/Ernesto-de-la-Torre.pdf