Sales de disprosio en el agua: solubilidad, eliminación y concentración
En las aguas de procesos industriales y mineros, el disprosio puede encontrarse como Dy(III) disuelto o en sólidos en suspensión. Su comportamiento depende de la sal presente y de la composición química del agua. La tabla siguiente distingue las sales de proceso solubles de los minerales y sólidos que pueden formarse durante el tratamiento. Se incluye el neodimio, Nd(III), cuando los estudios citados aportan comparaciones útiles; no debe suponerse que su comportamiento sea idéntico al del disprosio.
Para conocer las fuentes y las vías de dispersión ambiental, consulte el disprosio en el agua.
Solubilidad de las sales y los compuestos de disprosio
| Compuesto y fórmula | Comportamiento de solubilidad descrito y salvedades | Dónde se encuentra |
|---|---|---|
| Sulfato de disprosio, Dy2(SO4)3, incluidos los hidratos | La solubilidad varía con la temperatura, el pH, la concentración de sulfato y otras sales disueltas. Las mediciones de sulfatos de Dy y Nd abarcan pH 2–7 y 25–80 °C, incluidas mezclas con sulfato de sodio y de amonio; un único valor no puede representar todas las corrientes [1]. La forma hidratada también importa al comparar sales sólidas [5]. | Soluciones de lixiviación ricas en sulfatos y sales de proceso; posibles fases sólidas en corrientes concentradas. |
| Cloruro de disprosio, DyCl3 | Generalmente soluble como sal de proceso; el Dy(III) disuelto puede formar complejos o precipitar posteriormente al cambiar la composición química del agua. | Soluciones de proceso y reactivos a base de cloruros. |
| Nitrato de disprosio, Dy(NO3)3 | Generalmente soluble como sal de proceso. Esto no determina la solubilidad de otros compuestos de disprosio formados en etapas posteriores. | Soluciones de proceso con ácido nítrico y reactivos. |
| Carbonato de disprosio, Dy2(CO3)3, y carbonatos básicos | Los sólidos que contienen carbonato pueden tener baja solubilidad, pero los complejos de carbonato disueltos y otras posibles fases sólidas complican las predicciones. Los estudios sobre carbonatos de Nd también muestran precipitación de sales dobles en determinadas condiciones de la solución [4]. | Aguas ricas en carbonatos, sólidos de neutralización y procesos de precipitación; no necesariamente las mismas fases que los minerales carbonatados naturales. |
| Hidróxido de disprosio, Dy(OH)3 | La precipitación se favorece al aumentar el pH; los complejos disueltos y los iones competidores pueden modificar el punto en que se observa la eliminación. | Neutralización alcalina y precipitados del tratamiento. |
| Oxalato de disprosio, Dy2(C2O4)3 | Precipitado de baja solubilidad en condiciones adecuadas; la concentración de ácido, los metales competidores y la dosis de oxalato afectan a la cristalización y a la composición del producto [3]. | Etapas de recuperación con ácido oxálico y concentrados mixtos de tierras raras. |
| Fosfato de disprosio, DyPO4 | Fase de baja solubilidad cuando hay fosfato disponible; la cantidad formada depende de la composición química de la solución y de las reacciones competidoras del fosfato. | Aguas que contienen fosfatos, sólidos del tratamiento y minerales fosfatados naturales distintos. |
| Fluoruro de disprosio, DyF3 | Fase de baja solubilidad en condiciones adecuadas de fluoruro; la formación de complejos con fluoruro y las actividades de las especies disueltas también afectan a su comportamiento. | Soluciones de proceso y precipitados que contienen fluoruros; distintos de los minerales fluorados naturales. |
Interpretación de los resultados de corrientes reales
La fórmula de una sal no identifica por sí sola las especies disueltas ni los sólidos presentes en una corriente de proceso. El pH influye en la hidrólisis y la precipitación, mientras que la temperatura, la fuerza iónica y las concentraciones de sulfato o carbonato afectan a las actividades, la formación de complejos y los equilibrios entre fases sólidas [1, 4, 5]. Los hidratos pueden dar lugar a distintos resultados de solubilidad; las concentraciones indicadas para una sal pura en agua no deben extrapolarse sin más a una solución mixta. Los residuos del tratamiento del drenaje minero pueden contener tierras raras asociadas a varias fases sólidas, en lugar de a un único compuesto de disprosio identificable [2].
Opciones de tratamiento y recuperación
La neutralización puede transferir las tierras raras disueltas a sólidos, incluidos precipitados que contienen hidróxidos o carbonatos. La precipitación de hierro o aluminio puede eliminarlas conjuntamente; los óxidos de Fe, Al o Mn recién formados también pueden retener por sorción tierras raras disueltas [2]. Estas vías generan residuos y pueden reunir varios elementos en lugar de producir un producto de disprosio recuperable.
El intercambio iónico con resinas catiónicas o quelantes puede captar tierras raras disueltas, seguido de una elución que produzca una corriente de menor volumen y mayor concentración [3, 6]. Los iones competidores, la composición química de la solución y la regeneración afectan a la separación resultante. Después pueden evaluarse la precipitación por etapas y la cristalización de oxalatos para obtener un concentrado mixto de tierras raras; la recuperación comunicada depende de la mezcla de elementos y de las condiciones de operación [3]. Ni la precipitación ni el intercambio iónico garantizan la recuperación selectiva del disprosio como elemento individual.
Puede considerarse la nanofiltración o la ósmosis inversa para concentrar una corriente adecuada si lo permiten la presión osmótica, la formación de incrustaciones y el ensuciamiento. No son métodos inherentemente selectivos para recuperar disprosio frente a otras tierras raras. Se necesitan ensayos con corrientes representativas para evaluar la separación, la calidad del efluente y la gestión de los regenerantes usados, los concentrados y los sólidos precipitados.
Concentración: mg/L expresados como Dy frente a mg/L de sal
Una concentración expresada como disprosio elemental excluye los contraiones y el agua de cristalización. Utilizando una masa atómica del disprosio de 162,500 g/mol [7]:
mg/L expresados como Dy = mg/L de sal × (número de átomos de Dy por unidad fórmula × 162,500) / masa molar de la sal.
| Sal pura | Fórmula | Masa molar aproximada | Dy procedente de 100 mg/L de sal |
|---|---|---|---|
| Cloruro de disprosio anhidro | DyCl3 | 268,86 g/mol | 60,4 mg/L expresados como Dy |
| Cloruro de disprosio hexahidratado | DyCl3·6H2O | 376,95 g/mol | 43,1 mg/L expresados como Dy |
| Sulfato de disprosio anhidro | Dy2(SO4)3 | 613,18 g/mol | 53,0 mg/L como Dy |
Las masas molares de los cloruros proceden de los datos de los proveedores [8, 9]; el valor del sulfato se calcula a partir de su fórmula. Estos ejemplos suponen que el compuesto indicado es puro y se disuelve por completo. No representan límites de solubilidad ni dosis recomendadas. Ajuste los cálculos según la pureza del producto, su contenido de humedad, el hidrato concreto y cualquier material no disuelto. Para convertir de forma fiable la masa de una sal a la del elemento, es necesario conocer el contenido de agua de un nitrato o sulfato etiquetado únicamente como hidrato.
Una concentración de disprosio de 1 mmol/L equivale a 162,500 mg/L como Dy. El análisis elemental total no permite identificar la sal original a partir de esa concentración por sí sola. Distinga el disprosio total de la fracción disuelta, definida por el método de muestreo y filtración; las partículas en suspensión y los coloides pueden afectar al resultado.
Concentración del disprosio: un balance de materia ilustrativo
Eliminar el disprosio de la corriente principal de agua y recuperarlo en una corriente de menor volumen son objetivos diferentes. El intercambio iónico seguido de elución puede producir un concentrado, mientras que la precipitación produce un sólido que puede contener otras tierras raras e impurezas. Mida por separado la recuperación, la selectividad y la pureza del producto.
Por ejemplo, 1 m3 de agua con una concentración de 10 mg/L como Dy contiene 10 g de disprosio. Recuperar el 90 % de esa masa en un volumen final de líquido de 10 L daría 900 mg/L como Dy, un factor de concentración de 90. Este es un cálculo ilustrativo, no un rendimiento de tratamiento previsto. Incluya todas las salidas de líquido, los sólidos residuales y las pérdidas en el balance de un proceso real.
Entre los datos útiles para el diseño figuran el caudal, la temperatura, el pH, el disprosio total y disuelto, otros elementos de tierras raras, los iones mayoritarios, los sólidos en suspensión y las sustancias complejantes conocidas. Defina tanto el objetivo para el agua tratada como el de recuperación antes de evaluar el rendimiento con agua representativa.
Consulte sobre un problema de tratamiento o recuperación del disprosio
Si desea consultar sobre un agua o una corriente de proceso que contenga disprosio, póngase en contacto con Lenntech y facilite la información disponible sobre su composición y el objetivo del tratamiento.
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Última revisión: 11 de noviembre de 2026, por Lenntech.
Fuentes y lecturas adicionales
- [1] Cunningham et al. (2024), mediciones de la solubilidad de los sulfatos de neodimio y disprosio, Hydrometallurgy 224. DOI: 10.1016/j.hydromet.2023.106253. Leer el estudio.
- [2] Hedin et al. (2024), asociaciones de tierras raras en residuos del tratamiento del drenaje minero, USGS. Leer la publicación.
- [3] Crespo et al. (2026), intercambio iónico seguido de precipitación con ácido oxálico a partir de agua ácida de mina. Leer el estudio.
- [4] Yang et al. (2019), comportamiento del carbonato de neodimio en disolución y precipitación de sales dobles, ACS Omega. Leer el estudio.
- [5] Serie de datos de solubilidad de la IUPAC, Disprosio. Consultar la serie de datos.
- [6] Lenntech, Intercambio iónico.
- [7] Real Sociedad de Química: datos atómicos del disprosio.
- [8] Thermo Scientific Chemicals: ficha de datos de seguridad del cloruro de disprosio(III), masa molecular y solubilidad en agua.
- [9] FUJIFILM Wako: cloruro de disprosio hexahidratado, fórmula y masa molecular.
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