"Desarrollo de un proceso de cristalización sustentable de molibdato de sodio"

Abstract

El molibdeno es un metal de alto punto de ebullición (2610'C), Io que le otorga propiedades de dureza (5,5 en escala Mohs) y resistencia a la corrosión. En Chile el molibdeno se obtiene principalmente como subproducto dentro de la producción de concentrados de cobre, específicamente del mineral molibdenita (MoS)' A partir de este compuesto y mediante tostación, lixiviación y cristalización se obtiene el molibdato de sodio. La producción limpia es una estrategia de gestión preventiva que involucra la eficiencia y el cuidado del medio ambiente. Una forma de aplicar este concepto en la extracción del molibdato de sodio en medio acuoso, es añadir a la solución un solvente orgánico que reduzca la solubilidad de soluto, para que luego cristalice como sal. A esta técnica se le llama cristalización extractiva. En este trabajo se estudió la aplicación del método de cristalización extractiva para el molibdalo de sodio acuoso. Se estudiaron 4 disolventes orgánicos: metano, etanol, acetona, isopropilamina. Se concluyó que etanol fue el mas efectivo debido a su alta capacidad para precipitar la sal, siendo también mas barato y menos tóxico en ambientes laborales. Con la curva de solubilidad del NazMoO¿ acuoso con etanol, se diseñó a nivel conceptual un esquema de extracción por adición de etanol en 2 etapas. Se determinó que ambas etapas fueron rápidas, llegando al nivel esperado de cristalización en 30 minutos cada una. Para verificar si es posible la reutilización del disolvente y el agua, se realizó una destilación simple de la mezcla azeotrópica etanol-agua. Se constató que el azeótropo en tales condiciones contenía un 80% de etanol y un 20Yo de agua,lo que significa que al enriquecer ese líquido con etanol, es posible llegar a una pureza similar a la inicial para ese compuesto, pudiéndolo recircular al proceso. Se caracterizaron los materiales sólidos obtenidos, por cristalización evaporativa y extractiva, mediante una lupa con imágenes digitales, difracción de rayos X y microscopia electrónica de banido (SEM). Se concluyó que los cristales formados correspondieron a molibdato de sodio dihidratado y que los productos obtenidos por cristalización extractiva eran más grandes (100 pm versus 50 pm) y de mejor forma que los extraídos por evaporación del solvente. Al realiza¡ una aproximación a los costos del sistema de evaporación versus la destilación, se ve que esta última ocupa menos energía (24% menos). Se concluye que el proceso de cristalización extractiva produce mejores resultados que el proceso de cristalización evaporativa con costos de producción más bajos o similares, siendo la cristalización extractiva un proceso eficiente al recircular los insumos empleados, lo que minimiza la cantidad de residuos.

Molybdenum is a metal with a high boiling poir* (261 0"C), which confer it anticorrosive and hardness properties. (5,5 in Mohs scale). In Chile, molybdenum is obtained from a cupper concentrate, as molybdenite. This compound is the start of all molybdenum products. Sodium Molybdate is produced by masting, leaching and cryst¿llization fiom molybdenite. The clean production is a concept that involve efficiency and protection for the environment. Is possible apply this concept in the sodium molydate extraction liom aqueos solution add a organic disolvent that decrease the solute solubility and finally precipitate as salt. This technique is called extractive crystallization. (EC) In this work apply extractive crystallization for sodium molyMate in aqueos solution. It was tested 4 solvents: ethanol, methanol, isopropylamine and acetone. Ethanol was the most effective in crystallization, cheaper and less toxic, in comparison at the others solvents. With a solubility curve make for sodium molybdate water and ethanol, it was designed an extraction scheme by add ethanol in 2 step. Empirically, both step was fast, coming to crystallization expected level in 30 minutes. It was made a simple distillation at ethanol-water azeotropic mixture to know if was possible recirculate ethanol and water to the process. The distillation show that the mixture contained 80% ethanol, 20o/o v,tater. This is important for the process, because is possible to have ethanol with a high purity. For characterize the solid materials extracted by evaporative crystallization and exlractive crystallization, were made X-ray diffraction (XDR) and scanning electronic microscopy (SEM) analisys. Also it was taked digital photo$aphs with a magnifying glass. This analisys show that the salts produced by both systems were sodium molybdate dihidrated. Furthermore, the salts made by EC have a better quality in terms of crystal size (100 pm versus 50 pm) and morphology than made it by evaporative crystallization. It made an approach for the energy cost for both process and extractive crystallization was most cheaply than evaporative crystallization. (24Vo less) In conclusion, extractive crystallization make better products than the evaporative process, with a similar o lower cost. Furthermore, extractive crystallization is most efficient to recirculating consuptioms, minizimed wastes.