Recuperación de In y Sn a partir de paneles LCD residuales usando citrato como agente complejante
Resumen
En este trabajo se investigó un proceso de lixiviación amigable con el medio ambiente para la recuperación de indio y estaño a partir de residuos de paneles LCD. Se usó el ion citrato (C₆H₅O₇³-) como agente complejante y al ser un ligante orgánico es fácilmente degradable. Se caracterizó la morfología de las partículas de polvo obtenido de los residuos de paneles LCD y la composición atómica en dicho polvo-LCD antes y después de los procesos de lixiviación mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y espectroscopia de dispersión de energía (EDS). La cantidad de indio (In), estaño (Sn) y hierro (Fe) presente en el lixiviado se determinó mediante una digestión en medio ácido y su posterior análisis en espectrometría de absorción atómica (AAS). Las condiciones termodinámicas que favorecen la recuperación u obtención de las especies de interés, en este caso In, se establecieron mediante el uso del software MEDUSA. Las condiciones de reacción para la lixiviación se determinaron experimentalmente variando la concentración de citrato al inicio de la reacción y utilizando un agente reductor u oxidante, empleando para dicho fin, hidracina (N₂H₄) y peróxido de hidrógeno (H₂O₂) respectivamente. Se encontró que la hidracina en una solución de citrato aumenta la eficiencia de la lixiviación de In. Sin embargo, se encontraron altas concentraciones de Sn y Fe con respecto al In en el polvo-LCD y a su vez compiten por el citrato. Por tal motivo, se implementó un pretratamiento utilizando solamente ácido sulfúrico (H₂SO₄) y pH = 1 en una primera etapa para eliminar el exceso de Sn y Fe, y posteriormente se realizó la lixiviación con una solución 1 M de ácido citrico, 0.2 M de hidracina, el pH se ajustó en 5 mediante una solución 7 M de hidróxido de sodio (NaOH) y una relación sólido:líquido (S:L) de 20 g∙L-¹, obteniendo una recuperación de In notablemente alta de aproximadamente el 99% después de 16.6 h. In this work an environmentally friendly leaching process for the recovery of indium and tin from LCD panel waste was investigated. An easily degradable citrate (C₆H₅O₇³-), i.e., sodium citrate or citric acid, was used as complexing agent. The morphology and the composition of the species present in the LCD-powder before and after the leaching processes were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS). The amount of In, Sn and Fe present in the LCD powder batch was determined by an aqua regia digestion method and then, the results obtained was determined by atomic absorption spectrometry (AAS). Favorable thermodynamic conditions for achieving indium recovery were established by using MEDUSA software. The optimal process conditions were determined experimentally by varying the initial citrate concentration as well as by using reducing or oxidizing media, employing hydrazine (N₂H₄) and hydrogen peroxide (H₂O₂), respectively. It was found that hydrazine in a citrate solution as a reducing agent enhances the leaching efficiency. However, high concentrations of tin and iron with respect to indium were found in the LCD powder, which also compete for the citrate. Therefore, a pretreatment processes to first remove the excess of tin and iron was implemented. Leaching with 1 M citric acid, 0.2 M hydrazine, pH=5 using 7 M sodium hydroxide (NaOH) and solid:liquid (S:L) ratio of 20 g∙L-¹ yields a remarkably high In overall recovery of around 99% after 16.6 hrs.