Recovery and concentration of cobalt from mining effluents using ion exchange resins

Abstract

Aquesta tesi té com a objectiu investigar la viabilitat tècnica i econòmica d’un tractament per intercanvi iònic amb resines Lewatit® MDS TP 220 per recuperar i concentrar cobalt a partir d’aigües residuals mineres. Es va dur a terme un cicle d’operació per estudiar les característiques de la resina en la recuperació de cobalt d’un corrent residual replicat a partir de mostres caracteritzades en una instal·lació minera. La capacitat d’adsorció de cobalt va ser d’1.1 mg/g de resina, però no es va arribar a la saturació a 123.6 BV, fet que indica que podria augmentar amb un volum de tractament més gran. L’adsorció de níquel va ser elevada, mentre que els altres metalls van mostrar una baixa eficiència d’adsorció. Durant el rentat amb aigua, no es van detectar pèrdues significatives de cobalt ni de níquel, mentre que altres metalls base van ser eluïts de la resina. A l’etapa de desorció, es va determinar una eficiència del 99.7% per al Co, aconseguint un factor de concentració de 12.3 entre l’entrada i la sortida. La desorció del níquel va obtenir una eficiència del 94.9% i un factor de concentració d’11.7. Els valors d’altres metalls van ser descartats per contaminació entre etapes a través d’un precipitat als filtres que va diluir durant la desorció. La tesi conclou que els resultats i la recerca prèvia donen suport a la viabilitat d’un tractament per intercanvi iònic per recuperar cobalt d’aigües residuals mineres.

Esta tesis tiene como objetivo investigar la viabilidad técnica y económica de un tratamiento por intercambio iónico con resinas Lewatit® MDS TP 220 para recuperar y concentrar cobalto a partir de aguas residuales mineras. Se realizó un ciclo de operación para estudiar las características de la resina en la recuperación de cobalto de una corriente residual replicada a partir de muestras caracterizadas en una instalación minera. La capacidad de adsorción de cobalto fue de 1.1 mg/g de resina, pero no se alcanzó la saturación a 123.6 BV, lo que indica que podría aumentar con un mayor volumen de tratamiento. La adsorción de níquel fue elevada, mientras que los otros metales mostraron una baja eficiencia de adsorción. Durante el enjuague con agua, no se detectaron pérdidas significativas de cobalto ni de níquel, mientras que otros metales base fueron eluidos de la resina. En la etapa de desorción, se determinó una eficiencia de desorción del 99.7% para el Co, logrando un factor de concentración de 12.3 entre la alimentación y la salida. La desorción de níquel alcanzó una eficiencia del 94.9% y un factor de concentración de 11.7. Los valores de otros metales fueron descartados debido a la contaminación entre etapas a través de un precipitado en los filtros que diluyó durante la elución. La tesis concluye que los resultados y la investigación previa respaldan la viabilidad de un tratamiento por intercambio iónico para recuperar cobalto de aguas residuales mineras.

This thesis aims to investigate the technical and economic viability of an ion exchange treatment with Lewatit® MDS TP 220 resins to recover and concentrate cobalt from mining wastewater. One operation cycle was performed to study the characteristics of the resin in cobalt recovery from a waste stream replicated from characterizing samples at a mining facility. The adsorption capacity of cobalt was 1.1 mg/g of resin, but saturation was not reached at 123.6 BV, indicating it could increase with a larger treatment volume. Nickel adsorption was elevated, but the other metals exhibited low adsorption efficiency. During rinsing with water, no significant loss of cobalt or nickel was detected, while other base metals eluted from the resin. At the desorption stage, 99.7% desorption efficiency was determined for Co, achieving a concentration factor of 12.3 between the feed and the outlet. Nickel desorption obtained 94.9% efficiency and a concentration factor of 11.7. Values of other metals were discarded due to contamination between stages through a precipitate in filters that diluted during desorption. The thesis concludes that the results and background research support the viability of an ion exchange treatment to recover cobalt from mining wastewaters.