Production of an iron electrode precursor from black tailings in the nickel industry by acid leaching and chemical precipitation
Keywords:
acid leaching, chemical precipitation, black tailings, goethite, iron electrodesAbstract
The nickel industry in Moa generates significant amounts of solid waste, known as black tailings, with high iron exceeding 40%. Recovering this element represents a sustainable alternative for its use as a precursor material of negative electrodes in rechargeable nickel-iron batteries. This study evaluates the feasibility of using these residues as a source of iron by using sulphuric acid leaching for which a factorial experiment was designed to optimize the process. Iron extraction efficiencies between 27 % and 62 % were achieved with acid concentration identified as the most influential factor. The iron-rich liquor was subjected to a precipitation stage by pH adjustment with NaOH and oxygen bubbling, generating a brown solid. XRD analysis identified goethite (FeOOH) as the main phase in the precipitate, with an iron content of 47.13%. The results show the potential of these residual tailings as precursors for electroactive materials.Downloads
References
Angulo-Palma, H. J., Legrá, Á. L., Urgellés, A. L., Pedrera, C. H., Gallegos, S., Galleguillos, M. F. M., & Toro, N. (2024). Use of a mixture of coal and oil as an additive for selective reduction of lateritic ore by the Caron process. Hemijska industrija, 78(1), 17-27. https://doi.org/10.2298/HEMIND230118017A
Cabrera, G., Gómez, J. M., Hernández, I., Coto, O., & Cantero, D. (2011). Different strategies for recovering metals from CARON process residue. Journal of hazardous materials, 189(3), 836-842. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2011.03.048
Cisneros-Sánchez, D., Otero-Calvi, A., Quesada-González, O., Sosa-Martínez, M., & Capote-Flores, N. 2021: Síntesis del hidróxido de níquel (II) con disolución multicomponente de la lixiviación de sulfuro de la tecnología Caron. Revista Colombiana de Química, 50(2), 49-57. https://doi.org/10.15446/rev.colomb.quim.v50n2.89644
Díaz Bello, S.C. (2016). Modelamiento cinético del procesamiento de minerales lateríticos de níquel por vía pirometalúrgica. Oscar Jaime Restrepo Baena (Tutor). Tesis doctoral. Universidad Nacional de Colombia. 121 p. https://bffrepositorio.unal.edu.co/server/api/core/bitstreams/65d73ef2-341d-4da7-8ce5-5f110ffb64c3/content
El Issmaeli, Y., Lahrichi, A., Kalanur, S. S., Natarajan, S. K., & Pollet, B. G. (2023). Recent advances and prospects of FeOOH-based electrode materials for supercapacitors. Batteries, 9(5), 259. https://doi.org/10.3390/batteries9050259
Fernández Bao, S. (2020). Diseño de experimentos: diseño factorial. Pablo Buenestado Caballero (Tutor). Tesis de Maestría. Universidad Politécnica de Catalunya. Barcelona. https://upcommons.upc.edu/server/api/core/bitstreams/f0fb825d-bc69-4947-8b52-26b3f0eb047c/content
Fernández, A. D., Sariol, L. R., Ramos, E. D., Coto, O., Gómez, A. C., Pérez, J. A. A., & Padilla, M. (2015). Biolixiviación de colas del proceso carbonato amoniacal empleando microorganismos autótrofos. VI Congreso Cubano de Minería. Simposio Geología, Exploración y Explotación de las Lateritas. La Habana, Cuba. http://www.redciencia.cu/geobiblio/paper/2015_Fernandez_MIN1-P17.pdf
García-Peña, E., de los Milagros Palacios-Rodríguez, A., Rodríguez–Torres, M., & Hernández-Cordero, Y. (2013). Lixiviación ácida de residuales sólidos de la tecnología carbonato amoniacal. Minería y Geología, 29(1), 17-28. http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=223527546002
Linden, D. &. Reddy, T.B. (2001). Handbook_of_batteries. 3 ed, McGraw-Hill, New York, 1454 p. https://dl.icdst.org/pdfs/files/b334382400c223631bea924f87b0a1ba.pdf
Medina, M. P., Cabrera, E. M., Ortega, G. G., Borges, S. A., del Campo Lafita, A. S., & Hernández, J. F. (2008). Lixiviación de colas del proceso Caron con lixiviante orgánico: ácido acético y ácido piroleñoso. Tecnología Química, 28(3), 28-34. https://www.redalyc.org/pdf/4455/445543757003.pdf
Medina, M. P., Cabrera, E. M., Ortega, G. G., Guilarte, Y. B., & Borges, S. A. (2006). Lixiviación de las colas del proceso carbonato amoniacal de extracción de níquel y cobalto con productos líquidos de la pirolisis del bagazo de caña. Revista Cubana de Química, 18(1), 134-136.
Miranda L., J., Chaviano R., L.& J. R. Miranda (2000). Nuevas interpretaciones químico-mineralógicas de las menas lateríticas y serpentínicas a través del proceso pirometalúrgico en la tecnología carbonato-amoniacal. Revista Cubana de Ciencias Químicas, XIV(2), 2002.
Navarro Breffe, Y. (2017). Evaluación de las principales características físico–químicas del pasivo ambiental colas viejas para su posible uso industrial. M.C. Ramírez Pérez & José Alberto Pons Herrera (Tutores). Trabajo de Diploma. Universidad de Moa. 76 p. https://ninive.ismm.edu.cu/bitstream/handle/123456789/2556/yaimaris.pdf?sequence=1&isAllowed=y
ONUDI (2023). Programa de apoyo para el sector energético en Cuba – Eficiencia energética. Ministerio de Energía y Minas (MINEM). Cuba. https://mptf.undp.org/sites/default/files/documents/40000/prodoc_unido_onure_ue_26.04.2019.pdf
Palacios-Rodríguez, A. & García-Peña E. (2014). Extracción de cobalto de escombros lateríticos mediante lixiviación ácida. Minería y Geología, 30(2), 73-86. https://revista.ismm.edu.cu/index.php/revistamg/article/view/742/487
Palacios-Rodríguez, A., & García-Peña, E. (2014). Extracción de cobalto de escombros lateríticos mediante lixiviación ácida. Minería y Geología, 30(2), 73-86. https://www.redalyc.org/pdf/2235/223531569005.pdf
Pérez González, R. L. (2022). Desarrollo de dispositivos para almacenamiento de energía, utilizando materiales a base de carbono, óxidos y polímeros. Jorge Roberto Oliva (Tutores). Tesis doctoral. Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica, A.C. 127 p. https://repositorio.ipicyt.edu.mx/bitstream/handle/11627/5807/TES-DNMPerezGonzalezDise%c3%b1oDispositivos.pdf?sequence=6&isAllowed=y
Ramírez Pérez, M.C. (2002). Estudio de beneficiabilidad de los escombros lateríticos de la región de Moa. Alberto Hernández Flores & José Alberto Pons Herrera. (Tutores). Tesis de Maestría. Universidad de Moa. 64 p. https://ninive.ismm.edu.cu/bitstream/handle/123456789/1336/MariaCaridad.pdf?sequence=1&isAllowed=y
Rendón, J.G. & López González, D. M. (2022). Oportunidades y retos de la integración de los recursos energéticos distribuidos hacia la transición a mercados energéticos más eficientes y resilientes. https://repository.eafit.edu.co/server/api/core/bitstreams/78d7c697-2d96-4957-af9f-8a8da8269486/content
Rojas, A. (2003). Características mineralógicas de los residuales no lixiviados del proceso Caron. Moa, Holguín, Cuba. Revista Geología y Minería, 23-34.
Rojas-Purón, A. L., & Turro-Breffe, A. (2003). Composición mineralógica de las colas del proceso Caron en Moa, Holguín, Cuba. Minería y Geología, 19(3-4), 8-8. http://revista.ismm.edu.cu/index.php/revistamg/article/view/241
Rojas-Purón, A. L., & Turro-Breffe, A. (2003). Composición mineralógica de las colas del proceso Caron en Moa, Holguín, Cuba. Minería y Geología, 19(3-4), 8-8. http://revista.ismm.edu.cu/index.php/revistamg/article/download/241/237
Sánchez Guillén, C., Gaínza Delgado, Y., & Magaña Haynes, M. E. (2014). Evaluación de la extracción de níquel y cobalto en una mezcla de cola y lateritas fuera de balance. Tecnología Química, 34(3), 275-282. http://scielo.sld.cu/pdf/rtq/v34n3/rtq06314.pdf
Sánchez, M. B., & Martínez, G. S. (2007). Estudio de la separación del Fe (III) de las disoluciones ácidas de la lixiviación de las colas de Nicaro con los ácidos sulfúrico y clorhídrico. Revista Cubana de Química, 19(3), 10-19. http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=443543708002
Sánchez, M.B., G.S. Martínez & chacón, J.J. (2007). Estudio preliminar de la lixiviación de las colas de Nicaro con disoluciones ácidas de HCl y H2SO4. Revista Cubana de Química, 19(3), 3-9. https://www.redalyc.org/pdf/4435/443543708001.pdf
Valix, M., & Cheung, W. H. (2002). Effect of sulfur on the mineral phases of laterite ores at high temperature reduction. Minerals Engineering, 15(7), 523-530. https://doi.org/10.1016/S0892-6875(02)00069-9
Wang, K., et al. (2016). A novel Ni(OH)2/graphene nanosheets electrode with high capacitance and excellent cycling stability for pseudocapacitors. Journal of Power Sources, 333(30), 156-163. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2016.09.153
Yang, J., Chen, J., Wang, Z., Wang, Z., Zhang, Q., He, B., ... & Wei, L. (2021). High‐Capacity Iron‐Based Anodes for Aqueous Secondary Nickel− Iron Batteries: Recent Progress and Prospects. ChemElectroChem, 8(2), 274-290. https://doi.org/10.1002/celc.202001556
Zu, G.S., Jun Zhang, Zhihua Zhou, Bin Wang, Xiaodong Wu, Guangming Zhang, Y. (2017). Homogeneous deposition of Ni(OH)2 onto cellulose-derived carbon aerogels for low-cost energy storage electrodes. RSC Advances, 7(17), 10583-10591. https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2017/ra/c6ra26566a
Published
How to Cite
Issue
Section
Copyright (c) 2025 Daniel Alberto García-Torres, Edelio Danguillecourt-Alvarez, Elvira Leyva- Navarro, Yoneidis Hernández-Pérez
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
- Authors retain copyright and guaranteeing the right magazine to be the first publication of the work as licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial that allows others to share the work with an acknowledgment of the work's authorship and initial publication in this journal.
- Authors may establish separate supplemental agreements for the exclusive distribution version of the work published in the journal (eg, place it in an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgment of its initial publication in this journal.
- Authors are allowed and recommended to disseminate their work through the Internet (e.g., in institutional telematic archives or on their websites) before and during the submission process, which can produce interesting exchanges and increase citations of the published work. (See The effect of open access)
