Investigación del Impacto de los Parámetros del Proceso de Hidrocloración Electroquímica en la Eficiencia de la Lixiviación de Metales Nobles (Au, Ag) y Metales Base de Placas de Circuito Impreso de Computadora
Autores: Serga, Vera; Zarkov, Aleksej; Shishkin, Andrei; Melnichuks, Maksims; Pankratov, Vladimir
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Desarrollo
Ecológico
Reciclaje
Residuos electrónicos
Hidrometalurgia
Metales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 3
Citaciones: Sin citaciones
El desarrollo de procesos ecológicos y de ahorro energético para el reciclaje de residuos electrónicos (e-waste) sigue siendo relevante hoy en día. La investigación presentada en este trabajo se relaciona con la hidrometalurgia, a saber, la lixiviación electroquímica de metales de e-waste bajo la acción de corriente alterna (CA) en soluciones de ácido clorhídrico de electrolitos, y puede ser utilizada para la lixiviación tanto de metales nobles como no ferrosos de materias primas secundarias. El principal objeto del estudio fueron los polvos ricos en metales de placas de circuitos impresos (PCBs) de computadoras mezcladas, triturados en un disintegrador, con un tamaño de partícula (d) de <90 um. Se ha estudiado el impacto de parámetros del proceso de lixiviación como la temperatura (Tel) y la composición de la solución electrolítica, la densidad de CA (i) en los electrodos, la duración del experimento (tex) manteniendo una temperatura constante del electrolito (60 gradosC, 70 gradosC y 80 gradosC) sobre la eficiencia de lixiviación de metales (Au, Ag, Cu, Al, Ni, Pb, Sn, Ti, Zn y Fe). Además, bajo condiciones experimentales similares, pero sin control externo de Tel, también se ha presentado la cinética de lixiviación de metales de polvos de materia prima obtenidos mediante trituración simple y doble de PCBs en un disintegrador. La comparación de los polvos de materia prima obtenidos de diferentes lotes del material fuente mostró tanto la variabilidad de su composición química como las diferentes cinéticas de lixiviación de Au y Ag bajo las mismas condiciones experimentales. Se determinaron las condiciones óptimas para el pretratamiento de la materia prima obtenida mediante trituración simple en un disintegrador (CHCl = 6 mol·L-1, i = 0.88 A·cm-2, tex = 1 h, relación sólido-líquido-8.6 g·L-1 y sin control externo de Tel). Se ha demostrado que este pretratamiento electroquímico se acompaña de la transición de solo metales base a la solución electrolítica, lo que permite reducir significativamente su concentración en la solución final. Bajo condiciones de pretratamiento, se ha establecido el siguiente grado de lixiviación de metales (RMe): RCu = 98.2%, RAl = 62.8%, RNi = 53.4%, RPb = 93.2%, RSn = 98.0%, RTi = 88.5%, RZn = 61.6% y RFe = 78.8%. Como resultado de un tratamiento electroquímico posterior de dos horas del residuo sólido, el grado de lixiviación de oro y plata fue del 73.6% y 86.7%, respectivamente. Los resultados presentados proporcionan una comprensión más amplia de la posibilidad de utilizar el método de hidrocloración electroquímica propuesto para la lixiviación de metales nobles y base de residuos de PCBs. La novedad y el valor práctico de esta investigación es la validación de la tecnología desarrollada en condiciones de laboratorio utilizando un lote real de PCBs. Este enfoque también puede ser útil para investigadores involucrados en el reciclaje de otros tipos de materias primas secundarias.
Descripción
El desarrollo de procesos ecológicos y de ahorro energético para el reciclaje de residuos electrónicos (e-waste) sigue siendo relevante hoy en día. La investigación presentada en este trabajo se relaciona con la hidrometalurgia, a saber, la lixiviación electroquímica de metales de e-waste bajo la acción de corriente alterna (CA) en soluciones de ácido clorhídrico de electrolitos, y puede ser utilizada para la lixiviación tanto de metales nobles como no ferrosos de materias primas secundarias. El principal objeto del estudio fueron los polvos ricos en metales de placas de circuitos impresos (PCBs) de computadoras mezcladas, triturados en un disintegrador, con un tamaño de partícula (d) de <90 um. Se ha estudiado el impacto de parámetros del proceso de lixiviación como la temperatura (Tel) y la composición de la solución electrolítica, la densidad de CA (i) en los electrodos, la duración del experimento (tex) manteniendo una temperatura constante del electrolito (60 gradosC, 70 gradosC y 80 gradosC) sobre la eficiencia de lixiviación de metales (Au, Ag, Cu, Al, Ni, Pb, Sn, Ti, Zn y Fe). Además, bajo condiciones experimentales similares, pero sin control externo de Tel, también se ha presentado la cinética de lixiviación de metales de polvos de materia prima obtenidos mediante trituración simple y doble de PCBs en un disintegrador. La comparación de los polvos de materia prima obtenidos de diferentes lotes del material fuente mostró tanto la variabilidad de su composición química como las diferentes cinéticas de lixiviación de Au y Ag bajo las mismas condiciones experimentales. Se determinaron las condiciones óptimas para el pretratamiento de la materia prima obtenida mediante trituración simple en un disintegrador (CHCl = 6 mol·L-1, i = 0.88 A·cm-2, tex = 1 h, relación sólido-líquido-8.6 g·L-1 y sin control externo de Tel). Se ha demostrado que este pretratamiento electroquímico se acompaña de la transición de solo metales base a la solución electrolítica, lo que permite reducir significativamente su concentración en la solución final. Bajo condiciones de pretratamiento, se ha establecido el siguiente grado de lixiviación de metales (RMe): RCu = 98.2%, RAl = 62.8%, RNi = 53.4%, RPb = 93.2%, RSn = 98.0%, RTi = 88.5%, RZn = 61.6% y RFe = 78.8%. Como resultado de un tratamiento electroquímico posterior de dos horas del residuo sólido, el grado de lixiviación de oro y plata fue del 73.6% y 86.7%, respectivamente. Los resultados presentados proporcionan una comprensión más amplia de la posibilidad de utilizar el método de hidrocloración electroquímica propuesto para la lixiviación de metales nobles y base de residuos de PCBs. La novedad y el valor práctico de esta investigación es la validación de la tecnología desarrollada en condiciones de laboratorio utilizando un lote real de PCBs. Este enfoque también puede ser útil para investigadores involucrados en el reciclaje de otros tipos de materias primas secundarias.