Metales Pesados Preciosos

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Recuperación de metales pesados y metales precisos Reciclado y Reúso Carlos Vázquez Vázquez

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Describe de forma precisa y breve las características de metales considerados como preciosos y que son utilizados frecuentemente con diversos fines.

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Recuperación de metales pesados y metales precisos

Reciclado y Reúso

Carlos Vázquez Vázquez

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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

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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)

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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.

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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.

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Metales pesados – fuentes y usos

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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.

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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.

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Metales pesados – peligrosidad

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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.  

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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

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Metales preciosos

• Platino

• Oro

• Plata

• Paladio

• Rodio

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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.

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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).

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Metales preciosos – Componentes residuos electrónicos

Plásticos Materiales cerámicos

(pantallas)Resina epóxica Fibra de vidrio

Cobre, Plomo, Níquel, Hierro, Aluminio.

Metales preciosos (CPU´s)

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Metales preciosos – Generación en México de residuos electrónicos

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Metales preciosos recuperación – México

• Búsqueda realizada en las páginas verdes 22 de febrero de 2014.

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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.

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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.

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Metales pesados – recuperación (Cadmio de las pilas)

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Metales pesados – recuperación (Cadmio de las pilas)

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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

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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.

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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

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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.

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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.

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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

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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.

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Limites del reciclaje – ejemplo

• La masa aproximada que se conserva al final del tercer ciclo es:

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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.

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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