Desulfuración de sulfato de plomo (PbSO4) con iones carbonato (CO32-) e hidroxilo (OH-) en soluciones acuosas - Rivera Vega, Carlos (Universidad Autónoma Metropolitana, 2018)
Ante el aumento en la demanda de plomo metálico y su forma convencional de producción (tostación-reducción) que generan un alto impacto ambiental, al emitir gases tipo efecto invernadero (CO2, CO y SO2) y partículas suspendidas de plomo en el aire, así como un alto consumo energético (521 kJ/mol Pb) por sus elevadas temperaturas de operación (800-1200 °C), se han tendido que desarrollar nuevas alternativas de producción de este metal que sean responsables con el medio ambiente. Una opción es el proceso hidrometalúrgico que se llevan a cabo a temperatura ambiente (25 °C) y pH neutro (7), el cual se centra en la lixiviación selectiva y electrodeposición directa. Aunque se han reportado inconvenientes en la etapa de lixiviación, por la presencia de iones SO42- en licores con Pb2+ debido a su baja solubilidad con este, no se deja de lado esta posibilidad, dándole solución al retirar los sulfatos antes de entrar a dicho proceso. Ante dicha problemática se estudió el remplazo del ion sulfato en anglesita grado analítico con iones carbonato, a partir de distintas sales de carbonato para la formación de carbonato de plomo (II). Sin embargo, en la práctica, se ha tenido que resolver la dificultad que conlleva el uso de este proceso, ya que se ha observado una capa que pasiva la reacción de desulfuración cuando se utiliza carbonato de sodio (NaPb2(CO3)2(OH)), la cual, al presentar una morfología poco porosa, no permite la interacción de los iones CO32- con la superficie de anglesita. Mientras que, con el uso de otra sal de carbonato (K2CO3, (NH4)2CO3, (NH4)HCO3 y NaHCO3), se ha observado que la reacción es controlada por la difusión de los iones CO32- a través del producto depositado en la superficie de PbSO4 reduciendo así su conversión de desulfuración. Dos soluciones que eviten estos fenómenos son el intercambio aniónico SO42--OH- a partir de NaOH y la precipitación de PbCO3 a partir de lixiviados con Pb2+ disuelto. En el siguiente escrito se muestra la investigación realizada. En un inicio se describen antecedentes reportados en la literatura, que fueron fundamentales para saber a los problemas a los cuales nos enfrentamos, además de opciones para resolverlos, así como las variables que influyen en este proceso (pH, temperatura, relación molar SO42-:CO32-, concentración y velocidad de agitación por mencionar). Seguido se plantea una justificación que sustenta la investigación, del mismo modo se esbozan los objetivos del proyecto. Se propone un sistema de estudio y se realiza un análisis termodinámico. Posteriormente, se procede a plantear una metodología experimental para las posibles opciones de realizar la desulfuración de anglesita y se reportan los resultados experimentalmente obtenidos, para optimizar dos variables del proceso (cantidad y tamaño de partícula de PbSO4) y caracterizar el producto obtenido por la técnica de difracción de rayos X. Con base en los resultados obtenidos, se realizan las conclusiones pertinentes y se plantean proyectos a futuro. Por último, se describen etapas experimentales en apéndices que, aunque no son el tema central de la investigación, fueron útiles para que se llevara a cabo esta.