Valorisation of sulphate rich effluents by electrodialysis

ABSTRACT

As part of a route for the valorisation of liquid effluents from copper metallurgical plants, the recovery and generation of sulphuric acid using electrodialysis from synthetic sulphate-rich solutions, similar to those of copper electrometallurgy, was investigated. Sulphate-bearing solution, having sulphuric acid ranging from 45 to 180 g/L and copper from 0 to 40 g/L, and having impurities of Co (0.2 g/L) and Fe (3.0 g/L), were electrodialysed at various current densities at several temperatures. A recovery of sulphuric acid of 0.5 kg/h/m² was obtained at 300 A/m² and 55°C, with a final concentration of 216 g/L of high purity H₂SO₄ with a SEC of 1.95 kWh/kg. Electrodialysis at 700 A/m² resulted in an acid rate recovery of 1.5 kg/h/m², with a final concentration of 328 g/L, and a SEC of 2.46 kWh/kg. The mass transport of metal ions and the effect of solution’s viscosity on acid recovery are discussed..

Dans le cadre d’une voie pour la mise en valeur des effluents liquides des usines de métallurgie du cuivre, on a étudié la récupération et la génération d’acide sulfurique par électrodialyse à partir de solutions synthétiques riches en sulphate, semblables à celles présentes en électrométallurgie du cuivre. La solution contenant du sulphate, ayant de l’acide sulfurique dans la gamme de 45 à 180 g/L et du cuivre de 0 à 40 g/L, et ayant des impuretés de Co (0.2 g/L) et de Fe (3.0 g/L), a été électrodialysée à des densités de courant entre 100 et 700 A/m² à plusieurs températures. On a obtenu une récupération d’acide sulfurique de 0.5 kg/h/m² à 300 A/m² et 45°C, avec une concentration finale d’environ 215 g/L de H2SO4 à haut degré de pureté avec une consommation spécifique d’énergie (SEC) d’environ 1.95 kWh/kg. En appliquant l’électrodialyse à 700 A/m², les résultats étaient une récupération du taux d’acide de 1.5 kg/h/m², avec une concentration finale de 328 g/L, et une SEC de 2.46 kWh/kg. On discute également des résultats cinétiques associés au transport de masse de plusieurs ions, tels que le cuivre, le fer et le cobalt, ainsi que de l’effet de la viscosité de la solution sur la récupération de l’acide.

KEYWORDS:

• Acidic effluent valorisation
• Recovery of sulphuric acid
• Electrodialysis
• Electrolyte viscosity
• Specific energy consumption
• Transport of metal ions
• Current density

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