Remoción de Fe(III), Zn(II) y Cd(II) a partir de solución ácida utilizando un sistema de precipitación-flotación

Abstract

The mining industry plays an important role in the economy of Mexico, however, the mineral processes consume considerable volumes of water, which acquire acidic characteristics and high concentrations of dissolved metal ions, such as Fe(III), Zn(II), and Cd(II), resulting in a negative impact on health and the environment. Chemical precipitation is a technique that offers several advantages over other systems due to its simplicity, affordable selectivity, recovery efficiency, and short reaction times. This allows the treatment of large volumes of water at low operating cost. However, the efficient recovery of precipitates is an important task due to the implications of the solid-liquid separation process. Therefore, a combined precipitation-flotation system was proposed to overcome this challenge. In this research, the precipitation efficiency of Fe(III), Zn(II), and Cd(II) from individual solutions and mixed solutions at different initial concentrations was evaluated. The tests were carried out at room temperature, under stirring, for 15 minutes, modifying the pH (5.3, 9.0 and 10.3) with HCl and NaOH solutions. The results showed precipitation efficiencies close to 100% for Fe(III), Zn(II), and Cd(II), from individual solutions. The simultaneous precipitation of Fe(III), Zn(II), and Cd(II) was performed at pH 10.3, reaching percentages higher than 98% for all metal ions, which indicates that there is no competition for the precipitating agent. The species identified by X-ray diffraction in the precipitates were Fe(OH)3, Fe2O3, Cd(OH)2, CdO2, Zn(OH)2, ZnO, and Na2SO4 as by-product.

La industria minera juega un papel importante en la economía de México, sin embargo, dentro de los procesos de extracción y producción de minerales metálicos, se emplean volúmenes de agua considerables, que adquieren características ácidas, así como altas concentraciones de iones metálicos disueltos, tal es el caso de Fe(III), Zn(II) y Cd(II), generando un impacto negativo en la salud y el ambiente. La precipitación es una técnica que ofrece grandes ventajas por su sencillez, asequible selectividad, eficiencia de recuperación y tiempos cortos de reacción. Esto permite el tratamiento de grandes volúmenes de agua a bajo costo operativo. Sin embargo, la recuperación eficiente de precipitados manifiesta un desafío debido a las implicaciones del proceso de separación sólido-líquido, por lo que, se propuso el sistema combinado de precipitación-flotación para dar solución a esta problemática. En el presente trabajo, se analizó la eficiencia de precipitación de Fe(III), Zn(II) y Cd(II) a partir de soluciones individuales y soluciones mixtas a diferente concentración inicial. Las pruebas se realizaron a temperatura ambiente, con agitación constante, a un tiempo de equilibrio de 15 minutos, modificando el pH (5.3, 9.0 y 10.3) con soluciones de HCl y NaOH. Los resultados mostraron eficiencias de precipitación cercanos al 100% para Fe(III), Zn(II) y Cd(II), en las soluciones individuales. La precipitación simultánea de Fe(III), Zn(II) y Cd(II) se observó a pH de 10.3, alcanzando porcentajes superiores a 98% para todos los iones metálicos, lo que indica que no existe competencia por el agente precipitante. Las especies identificadas por difracción de rayos X (DRX) en los precipitados fueron Fe(OH)3, Fe2O3, Cd(OH)2, CdO2, Zn(OH)2, ZnO así como Na2SO4 como subproducto.