Remoción de iones cromo y cobre desde soluciones acuosas con cenizas volantes de carbón mineral

Removal of chromium and copper ions from aqueous solutions with fly ash from coal

Este trabajo evaluó cenizas volantes, provenientes de una planta termoeléctrica, como material adsorbente de iones cromo y cobre en soluciones acuosas, para evaluar su uso en el tratamiento de RILES mineros. El análisis FRX y DRX realizado a las cenizas, mostró que se constituyen principalmente por Si, Al, Fe y O, los que conforman la mayor proporción de los óxidos. Estos componentes son los principales responsables de las características superficiales, con un pH de 10,66 y punto de carga cero 3,7. Por ello, la adsorción de Cr (VI) en forma de HCrO4 - (carácter aniónico) se favorece a pH 2, con una remoción de 67,98% que aumenta mientras menor es la concentración de metal, alcanzando un 79,30% a 10 [mg/L] de cromo. En el caso del Cobre (carácter catiónico), se obtiene una adsorción de 100% a pH 4, independiente del tiempo de contacto, que a 1 hora de exposición ya alcanza el máximo de remoción. Se concluye que las cenizas volantes de carbón mineral, consideradas actualmente como un material de desecho, pueden ser utilizadas como material adsorbente no convencional de iones metálicos, a pH ácidos, bajo 4, atribuído principalmente a las características superficiales que proporcionan a la ceniza volante a la presencia de SiO2, Al2O3, Fe2O3, bajo condiciones ácidas.

1. Introducción

Chile ha registrado un incremento de la demanda energética del 122% entre los años 1991 y 2011, esperándose que esta cifra siga acrecentándose entre un 5,5% y 6,5% anualmente hasta el año 2020 [1]. Para poder hacer frente a esta situación con un suministro seguro y confiable, se cuenta principalmente con hidroelectricidad en el sur del país y termoelectricidad a base de carbón, en el norte, donde el clima es desértico. El carbón mineral es una gran alternativa para solucionar los problemas energéticos existentes, en el país donde la industria minera se centra en la zona norte, que hace poco factible el uso de otro tipo de fuentes energéticas principales, si bien existen proyectos solares en desarrollo, estos apuntan a disminuir el consumo de carbón, pero no a sustituirlo. El aumento del uso de carbón en la zona norte conlleva a un aumento paralelo de emisiones de residuos sólidos, como escorias de caldera, material de desulfuración, cenizas de fondo y cenizas volantes, en donde este último representa más de 60% de los residuos [2]. La elevada producción de cenizas volantes ha provocado que su disposición se torne un problema, por la ocupación de importantes superficies, implicando costos asociados principalmente al control y mantenimiento de los vertederos. Por ésto, en los últimos años ha habido un gran interés por encontrar posibles aplicaciones industriales de este residuo. Entre los usos que más destacan actualmente, se encuentra como aditivo de cemento, concreto, ingrediente en la estabilización y/o solidificación de residuos, ingrediente en la modificación del suelo, en la construcción de carreteras y pavimentos, entre otros. El problema que se presenta en Chile, es el traslado de estas cenizas hasta los centros de utilización, por lo tanto se debe priorizar la valorización de estos residuos que permita su uso en la misma zona donde se producen. A partir de recientes estudios se puede concluir que las características físicas, químicas y superficiales que presentan las cenizas volantes la convierten en un potencial adsorbente de metales pesados presentes en aguas residuales industriales, que podrían ser utilizados en la industria minera. Este estudio analiza la capacidad de adsorción de metales como cobre y cromo presentes en RILES mineros, actividad industrial principal de Chile.