Recuperación de TiO2 desde relave minero con potencial aplicación en sistema de tratamiento de agua

Abstract

Chile, con una larga tradición minera desde tiempos precolombinos, es un importante productor mundial de cobre. Sin embargo, la minería genera residuos como relaves que contienen elementos valiosos como el dióxido de titanio (TiO2). Este óxido metálico, especialmente en forma de nanopartículas, ha demostrado capacidad fotocatalítica y de adsorción de contaminantes, como el arsénico. Esta memoria analiza la viabilidad de recuperar TiO2 de relaves mineros chilenos para remediación de aguas, específicamente en la remoción de arsénico, utilizando procesos de concentración por densidad, separación magnética y lixiviación. Se evaluó la capacidad de adsorción de arsénico del material recuperado. En la primera etapa de concentración, que constó de una separación por densidad utilizando una mesa Gemini, la concentración de titanio aumentó de 3134.3 ppm a 5011.0 ppm. Sin embargo, la recuperación fue baja, alcanzando solo un 27.56%. En la segunda etapa de concentración, que consistió en una separación magnética aprovechando las fases magnéticas y no magnéticas del TiO2, ilmenita y rutilo, respectivamente, la concentración de titanio aumentó a 7573.0 ppm en el material no magnético y a 7974.0 ppm en el material magnético. Sin embargo, las recuperaciones fueron bajas, alcanzando solo un 4.92% y un 5.41%, respectivamente. Durante el tamizado, las concentraciones de titanio se ajustaron a 6017.24 ppm en el material no magnético y a 6193.63 ppm en el material magnético, con tasas de recuperación del 23.19% y 17.47%, respectivamente. Durante la lixiviación, que involucró la adición de hierro como agente reductor del titanio, se observó un aumento significativo en su concentración. El material no magnético alcanzó 17119.17 ppm al duplicar la cantidad de hierro, mientras que el material magnético llegó a 15949.50 ppm con la cantidad estándar de hierro. Finalmente, se estudió la lixiviación directa sobre el relave, logrando una concentración de 11393.25 ppm al triplicar la cantidad de hierro. Se evaluó la capacidad de adsorción y fotocatalitica del material recuperado en algunas de las etapas. El material no resulto fotocatalitico, con nula capacidad de foto-oxidación de arsenico, sin embargo, una particular capacidad de adsorción de arsénico (As(V)) fue observada, logrando un 51% de porcentaje de adsorciónen el relave lixiviado, 39% en el material no magnético y 11% en el magnético. Se recomienda optimizar el material recuperado para adaptar sus propiedades y mejorar tanto su capacidad de adsorción como su potencial fotocatalítico (por ejemplo, transformando su fase cristalina, entre otras modificaciones). Además, es necesario realizar análisis detallados que permitan determinar con precisión la forma exacta del titanio concentrado y su posible aplicación. También se sugiere evaluar la viabilidad económica de otros relaves en Chile que contengan titanio, así como llevar a cabo pruebas adicionales, como la calcinación del material, para mejorar sus propiedades de adsorción. Finalmente, el uso de medidores de pH y potencial podría ayudar a estabilizar las condiciones de reacción, lo que contribuiría a mejorar la precisión y el control en futuros experimentos.