Introducción a las Técnicas de Separación Hidrometalúrgica
La separación de metales valiosos como el níquel (Ni) y el cobalto (Co) desde soluciones metalúrgicas es crucial en la refinación. Se emplean diversas técnicas de extracción por solvente:
- Separación desde soluciones cloruradas, utilizando amina terciaria (referencia: Falconbridge).
- Separación desde soluciones de sulfato utilizando D2EHPA (referencia: Matthey Rustenberg).
- Separación desde sulfato a cloruro con ácido versático y Alamine (referencia: Sumitomo).
Métodos Industriales de Extracción por Solvente
1. Proceso Falconbridge (Medio Cloruro)
El proceso Falconbridge se centra en la lixiviación de Ni, Co y Cu desde la mata utilizando ácido clorhídrico (HCl).
- Remoción de Hierro (Fe): El hierro es removido primero, previa oxidación a férrico con O₂, por extracción con TBP (Tributilfosfato).
- Extracción de Co y Cu: El cobalto y el cobre en solución son extraídos con Ashland 383.
- Refinación de Co y Cu: Los complejos anódicos de Co y Cu son extraídos con amina terciaria. El Cu reextraído es reciclado al circuito principal de refinería. El Co es refinado en la refinería de cobalto.
- Obtención de Níquel: El cloruro de níquel es cristalizado y reducido para obtener Ni en polvo.
2. Proceso Sumitomo (Transición Sulfato a Cloruro)
Sumitomo inicia con la lixiviación de sulfuros metálicos a presión, obteniendo una solución de sulfatos metálicos. La separación final de Co/Ni se realiza en medio cloruro.
- Lixiviación: Se lixivia la mata con H₂O y O₂ para disolver Co, Ni, Fe, Cu, Zn y Mn.
- Precipitación de Impurezas: El Fe y el Mn son precipitados por oxidación y aumento de pH. El Cu y el Zn son removidos por precipitación con H₂S.
- Extracción y Reextracción: El Co y el Ni son extraídos con ácido versático y reextraídos con HCl.
- Separación Co/Ni: El Co, como complejo aniónico, se extrae con Alamine 366, dejando el Ni en el refino.
Extracción de Cobalto y Níquel en Medio Sulfato
La extracción de Co/Ni en medio sulfato se realiza típicamente con D2EHPA (Ácido Di(2-etilhexil)fosfórico) y TBP como modificador. Dada la semejanza química entre ambos metales, el pH debe mantenerse estrictamente entre 5 y 6 para lograr una separación efectiva.
Condiciones de Operación para Alta Selectividad
- Mantener un pH óptimo usando sal sódica o amónica del D2EHPA para no generar iones H⁺.
- Temperaturas elevadas (T), generalmente entre 50 °C y 85 °C.
- Implementar una etapa de lavado con solución pura de sulfato de cobalto para desplazar el níquel coextraído.
Nota: INCO utiliza la sal de níquel de D2EHPA para la extracción y ácido sulfúrico para el lavado.
Efectos Sinérgicos en la Extracción por Solvente
Los efectos sinérgicos ocurren cuando el grado de extracción alcanzado por una mezcla de extractantes excede el efecto combinado (aditivo) de sus componentes individuales.
Un agente sinérgico es un componente de la mezcla que, por sí solo, muestra una extracción menor o nula del metal de interés.
Ejemplo: La combinación de TBP y TOPO (Óxido de Trioctilfosfina) se utiliza para mejorar la extracción de uranio en medio sulfúrico.