Tulio en el agua: presencia, química, eliminación y recuperación

El tulio (Tm) es un lantánido que puede llegar al agua asociado a minerales de tierras raras o a corrientes procedentes del procesamiento de tierras raras. Para los ingenieros que evalúan estas corrientes, la distinción fundamental es entre el tulio disuelto en el agua y el transportado por partículas en suspensión o coloides. Su forma química y la composición del agua determinan qué métodos de separación merece la pena evaluar.

Presencia y formas en el agua

El tulio se encuentra junto con otros elementos de tierras raras en minerales como la monacita y se recupera mediante procesos de separación de tierras raras. En el agua de proceso, el tulio puede encontrarse disuelto, adsorbido en sólidos o contenido en partículas minerales en suspensión. Cuando esta distinción afecte al diseño del tratamiento, el muestreo y el análisis deben diferenciar la fracción disuelta obtenida tras la filtración del tulio total. La filtración por sí sola permite tratar el material asociado a partículas, pero no elimina necesariamente el tulio disuelto.

Para consultar las propiedades y aplicaciones del elemento, véase la página sobre el elemento tulio.

Química del tulio en medio acuoso

En condiciones acuosas habituales, el tulio se encuentra predominantemente en el estado de oxidación +3, Tm(III). Su distribución entre las fases disuelta y sólida depende del pH y de las sustancias que se unen al metal o interactúan con él. El hidróxido, el carbonato, el fosfato y los ligandos orgánicos pueden afectar a las especies disueltas, la adsorción y la precipitación. Dado que las corrientes del procesamiento de tierras raras pueden contener otros metales y agentes complejantes, un cambio de pH no permite determinar por sí solo cuánto tulio podrá separarse.

El tulio natural es tulio-169 estable. El tulio-170 es un isótopo radiactivo que puede producirse por irradiación; las consideraciones radiológicas relativas a una corriente que contiene este isótopo son distintas de la evaluación del tulio estable como metal disuelto.

Consideraciones sobre la eliminación y la recuperación

Precipitación y separación de sólidos

Ajustar las condiciones para formar una fase insoluble que contenga tulio puede permitir su eliminación mediante clarificación y filtración. El resultado depende de la especiación, los componentes que compiten y las propiedades de los sólidos resultantes. Cuando el tulio ya está asociado a partículas, la separación física puede ser pertinente sin necesidad de inducir primero su precipitación.

Intercambio iónico

Los materiales de intercambio iónico pueden retener Tm(III) disuelto, pero otros iones de tierras raras y metales disueltos pueden competir por los sitios de intercambio. Los ligandos también pueden modificar la forma disponible para el intercambio. Por tanto, la selección de los materiales y las opciones de regeneración o recuperación deben evaluarse en función de la composición real de la corriente.

Concentración por membranas

Los procesos de membrana pueden separar o concentrar especies disueltas que contienen tulio, según la membrana seleccionada, la especiación y las condiciones de operación. El pretratamiento puede ser pertinente si hay sólidos en suspensión o precipitados. Una membrana produce un concentrado que sigue necesitando una vía definida de gestión o recuperación; no destruye el tulio.

Evaluación de una corriente de proceso

Una evaluación útil determina el tulio total y disuelto, el pH, los sólidos en suspensión, los metales que compiten y los ligandos pertinentes antes de comparar las opciones de tratamiento. Los ensayos a escala de laboratorio pueden establecer si el objetivo previsto es eliminar sólidos, alcanzar un objetivo de calidad del agua tratada o concentrar el tulio para su posible recuperación. No se puede dar por hecho que un único método de separación sea eficaz para todas las corrientes que contienen tulio.