Aplicações específicas de lixiviação
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- Carmem Amado Fartaria
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1 hidrometalurgia Aplicações específicas de lixiviação (ácida, básica, salina, etc) Lixiviação de metais Lixiviação de minérios na forma de óxidos Lixiviação de minérios na forma de sulfetos 14/8/18
2 hidrometalurgia 1 grama = R$ 146,10 (cotação 13/8/18) Barra padrão 250 gramas
3 Chart of the top 10 gold producing countries mine-engineer.com/mining/.../cyanide_leach.htm Ranking Country 2012 Output (Tons) % World Production 1 China % 2 Australia % 3 USA (Nevada) % 4 Russia % 5 South Africa % 6 Peru % 7 Canada % 8 Indonesia % 9 Uzbekistan % 10 Ghana % Rest of the world % World gold production 2700
4 hidrometalurgia Lixiviação do ouro e da prata Agentes lixiviantes: Cianeto de sódio, água régia, tiuréia, tiossulfatos, etc
5 Lixiviação do ouro e da prata com cianeto - teoria hidrometalurgia Schematic representation of the dissolution of gold in cyanide solution (Habashi) Reações 2Au 4NaCN O 2H O 2NaAu CN NaOH S aq 2 l 2 aq 2 l 2 2 g aq 2 2Au 4NaCN H2O 2NaAu CN 2NaOH l 2 S aq 2 aq aq H O (Habashi)
6 Lixiviação de Metais - hidrometalurgia hidrometalurgia Reatores utilizados na lixiviação do ouro tanques Pachuca Tanques com agitação mecânica Tanques Pachuca
7 Lixiviação de Metais - hidrometalurgia hidrometalurgia Gold and silver recovery by cyanidation (Habashi)
8 Variáveis importantes na lixiviação do ouro e da prata hidrometalurgia 2Au 4NaCN O 2H O 2NaAu CN NaOH H S aq 2 l 2 aq 2 l 2 2 g aq 2 Efeito da concentração de cianeto na lixiviação do Au e da Ag - Habashi O
9 Variáveis importantes na lixiviação do ouro e da prata 2Ag 4NaCN O 2H O 2NaAg CN NaOH H S aq 2 l 2 aq 2 l 2 2 g aq 2 O Efeito da pressão de oxigênio e concentração de NaCN na velocidade de dissolução da Ag.
10 Variáveis importantes na lixiviação do ouro e da prata 2Au 4NaCN O 2H O 2NaAu CN NaOH H S aq 2 l 2 aq 2 l 2 2 g aq 2 O Efeito da temperatura na velocidade de dissolução do Au em solução de KCN a 0,25%
11 Variáveis importantes na lixiviação do ouro e da prata Exercício Em um tanque, com agitação mecânica, foram colocados 1 tonelada de minério de ouro e 3 toneladas de solução de cianeto de sódio 0,010% em massa. O sistema reacional foi mantido até atingir o equilíbrio químico. Responda. a) Tem reagente em excesso? Se tem,quanto? b) Qual a massa do sal de ouro produzida? c) Qual a massa de rejeito sólido (base seca)? (suponha que somente o ouro do minério foi lixiviado. 999,5 kg de rejeito d) Faça um desenho esquemático do reator Dados: Minério de ouro: 500 gramas de Au por tonelada de minério. O minério consiste de ouro e quartzo. Au = 197, Na = 23, C = 12, N = 14, O = 16, H = 1 2Au 4NaCN O 2H O 2NaAu CN NaOH H S aq 2 l 2 aq 2 l 2 2 g aq 2 2Au 4NaCN H2O 2NaAu CN 2NaOH l 2 S aq 2 aq 4Au 8NaCN O2 ( 2H O 4NaAu CN 4NaOH g ) 2 S aq 2 l aq aq 51,26 g de NaCN 690,36 g do sal aq O
12 Variáveis importantes na lixiviação do ouro e da prata
13 Variáveis importantes na lixiviação do ouro e da prata Lixiviação do ouro com tiossulfato Estudo de um artigo
14 Variáveis importantes na lixiviação do ouro e da prata Reação química entre a solução de tiossulfato com ouro Figura 1. Modelo de lixiviação do ouro com solução de tiossulfato amoniacal 4 Au + 8S 2 O H 2 O + O 2 4Au(S 2 O 3 ) OH - XXVI Encontro Nacional de Tratamento de Minérios e Metalurgia Extrativa Poços de Caldas-MG, 18 a 22 de Outubro 2015
15 Lixiviação do ouro com tiossulfato XXVI Encontro Nacional de Tratamento de Minérios e Metalurgia Extrativa Poços de Caldas-MG, 18 a 22 de Outubro 2015
16 Lixiviação do ouro com tiossulfato XXVI Encontro Nacional de Tratamento de Minérios e Metalurgia Extrativa Poços de Caldas-MG, 18 a 22 de Outubro 2015
17 Lixiviação do ouro com tiossulfato REM: R. Esc. Minas, Ouro Preto, 68(1), , jan. mar. 2015
18 Lixiviação do ouro com tiossulfato Figure 1 - Flowchart with steps of the work..
19 Lixiviação do ouro com água régia
20 Lixiviação do ouro com tiossulfato Teste 1 30 g PCB Água régia (1/20) Agitação magnética 60 C 2 horas Licor foi analisado por AA Teste 2 PCB Cianeto de potássio 6-8% (1/20) ph 12,5 Imersão 25 C 2 horas Licor foi analisado por AA Teste 3 PCB Tiossulfato de sódio - Na 2 S 2 O 3 Tiossulfato de amônio (NH 4 ) 2 S 2 O 3 Solução de NH 4 OH Solução de CuSO 4 Solução H 2 O 2 ph C
21 Lixiviação do ouro com tiossulfato
22 Lixiviação do ouro com tiossulfato
23 Lixiviação do ouro com tiossulfato
24 Lixiviação do ouro com tiossulfato These results demonstrate that more studies are necessary, using other parameters and different solution concentrations to increase the efficiency of the leaching process. REM: R. Esc. Minas, Ouro Preto, 68(1), , jan. mar. 2015
25 hidrometalurgia Lixiviação de Minérios na forma de Óxidos 16/8/18
26 Lixiviação de Minérios na forma de Óxidos hidrometalurgia Óxidos simples: (CuO tenorita; Al 2 O 3 bauxita; 2 grupos de óxidos UO 2 uranita; ZnO zincita) Óxidos mixtos ou complexos: (Cr 2 O 3.FeO cromita; TiO 2.FeO ilmenita; WO 3.FeO volframita) Sem agentes oxidantes (CuO, SnO 2, Al 2 O 3, Al(OH) 3 ) 3 maneiras de se fazer a lixiviação Com agentes oxidantes (U 3 O 8, UO 2, FeO.WO 3, CaO.WO 3 ) Com agentes redutores (MnO 2 )
27 Lixiviação de Minérios na forma de Óxidos Exemplo de lixiviação sem agentes oxidantes Lixiviação da bauxita NaOH H 2 SO 4
28 Lixiviação de Minérios na forma de Óxidos hidrometalurgia Bauxita Descoberta em 1821 Les Baux - França Gibbsita Al(OH) 3 Minerais de alumínio: Minerais acessórios: Diásporo AlO(OH) Boemita AlO(OH) de ferro argilosos ilmenita sílica Brasil: 3ª maior reserva mundial Bauxitas economicamente aproveitáveis Teores de Al 2 O 3 acima de 30% Matéria-prima para produção industrial do Al 2 O 3 e alumínio primário
29 Hidrometalurgia Lixiviação da bauxita Principais minerais encontrados na bauxita: Gibbsita - Al(OH) 3, Boehmita - -AlOOH Diásporo - α-alooh Quartzo SiO2 Goethita - FeO(OH) Hematita Fe 2 O 3 Caulinita - Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 Argilas - (K,H 3 O)(Al,Mg,Fe) 2 (Si,Al) 4 O 10 [(OH) 2,H 2 O] Ilmenita FeO.TiO 2 Anatásio TiO 2
30 Hidrometalurgia Lixiviação da bauxita Fonte: CETEM
31 Hidrometalurgia Lixiviação da bauxita Mina de bauxita
32 Hidrometalurgia Lixiviação da bauxita Table 3-4. Composition of typical bauxite (Habash)
33 Hidrometalurgia Lixiviação da bauxita Lixiviação da bauxita com hidróxido de sódio Processo Bayer
34 Hidrometalurgia Lixiviação da bauxita Processo Bayer Um dos processos hidrometalúrgicos mais importante Fonte: CETEM
35 Hidrometalurgia Lixiviação da bauxita Influencia dos minerais gibbsita, boemita e diásporo nas condições de lixiviação da bauxita - Processo Bayer Fonte: CETEM
36 Hidrometalurgia Lixiviação da bauxita Relação minério/al 2 O 3 /Al
37 Hidrometalurgia Lixiviação da bauxita
38 t = 5 horas P = 4-8 atm T = C Processo Bayer Al 2 O 3(s) + 2NaOH (aq.) 2NaAlO 2(aq.) + H 2 O (l)
39 Hidrometalurgia Lixiviação da bauxita
40 Hidrometalurgia Lixiviação da bauxita Composições típicas de uma bauxita, da lama vermelha e da aluminas calcinada
41 Hidrometalurgia Lixiviação da bauxita Lixiviação da bauxita com ácido sulfúrico Reação: Al 2 O 3 (s) + 3H 2SO 4 (aq ) Al 2(SO 4 ) 3 (Aq) + 3H 2O (l)
42 Hidrometalurgia Lixiviação da bauxita Fluxograma do processo de produção do sulfato de alumínio a partir da bauxita -
43 Hidrometalurgia Lixiviação da bauxita Aplicações do sulfato de alumínio Tratamento de água potável Tratamento de efluentes Limpeza de piscina Indústria de papel Indústria do couro Medicamentos Preço: R$ 10 a R$ 20/kg fato-aluminio.htm
44 Hidrometalurgia Lixiviação da bauxita Exercício Calcular a massa de ácido sulfúrico 96% necessária para reagir com 1 tonelada de bauxita que contém 50% de Al 2 O 3 contido. Há outros minerais que reagem com ácido sulfúrico e para compensar esse consumo adicional são adicionados 20% de excesso desse ácido. Qual a massa de sulfato de alumínio formada, supondo que todo Al 2 O 3 contido reagiu? Resolvido na sala de aula
45 Lixiviação de Minérios na forma de Óxidos Com agentes oxidantes Exemplos Lixiviação da schelita ou da wolframita - CaO.WO 3 ou FeO.WO 3 21/8/18
46 hidrometalurgia
47 hidrometalurgia Aplicações a) Produtos de tungstênio Metal - 10% do consumo WO 3 amarelo limão pigmento para cerâmicas CaWO 4 e MgWO 4 pó brando do revestimento interno dos bulbos de lâmpadas fluorescentes Bronzes (Cu+Sn+outros) de tungstênio usados na fabricação de tintas Na 2 WO 4 e K 2 WO 4 indústrias do couro Na 2 WO 4 e K 2 WO 4 precipitação de proteínas sanguíneas (técnica de Folin-Wu) Na 2 WO 4 e K 2 WO 4 dosagem gravimétrica do cálcio - (CaWO 4 )
48 hidrometalurgia Aplicações Tungstênio metálico Lâmpadas incandescentes Ponta da caneta esferográfica Ligas de tungstênio catalisadores Ni-W - refinarias W-Re Termopares Aços especiais - ferramentas Cerâmicas WC
49 Tungstênio hidrometalurgia Fonte: Telma Monreal Cano DNPM/Sede,
50 Tungstênio hidrometalurgia CaO.WO 3
51 Tungstênio hidrometalurgia
52 Tungstênio hidrometalurgia Processos de produção do tungstênio
53 Lixiviação da scheelita Lixiviação de Minérios na forma de Óxidos hidrometalurgia Lixiviação ácida Lixiviação alcalina Tungsten: Today s Technology Raj P. Singh Gaur
54 Lixiviação de Minérios na forma de Óxidos hidrometalurgia Lixiviação alcalina da scheelita ou da wolframita (NH 4 ) 10 (H 2 W 12 O 42 ).4H 2 O Tungsten: Today s Technology Raj P. Singh Gaur
55 Lixiviação de Minérios na forma de Óxidos hidrometalurgia Lixiviação ácida da scheelita ou da wolframita CaWO 4 (s) + 2HCl(aq) H 2 WO 4 (s) + 2NH 4 OH(aq) H 2 WO 4 (s) + CaCl 2 (aq) (NH 4 ) 2 WO 4(aq) + 2H 2 O(l)
56 Lixiviação de Minérios na forma de Óxidos hidrometalurgia Lixiviação ácida da scheelita ou da wolframita
57 Lixiviação de Minérios na forma de Óxidos hidrometalurgia Lixiviação ácida da scheelita ou da wolframita Exercício Um concentrado de Scheelita possui 86,9 % em massa de CaWO 4. Além disto, o concentrado possui 2 % de óxido férrico (Fe 2 O 3 ). Para tratar 1 t deste concentrado, são utilizados, para a primeira lixiviação, 2 m 3 de solução de HCl e, para a segunda lixiviação, 2 m 3 de solução de NH 4 OH. Qual deve ser a concentração, em mol/l, das duas soluções para que seja feita a lixiviação da Scheelita? Considerar que a concentração das soluções deve ser 10 % maior do que o valor estequiométrico nos dois casos. Dados: Massas molares: W: 184 g/mol; O: 16 g/mol; Fe: 55,8 g/mol; Ca: 40 g/mol; Cl: 35,5 g/mol N: 14 g/mol; H: 1 g/mol
58 Lixiviação de Minérios na forma de Óxidos hidrometalurgia Resolução do exercício
59 Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
60 Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia Minérios sulfetados importantes
61 Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia Uma grande quantidade de metais são encontrados na natureza na forma de sulfetos. Os tratamentos de minérios sulfetados era até bem pouco tempo feito via pirometalurgia A hidrometalurgia dos minérios sulfetados é mais recente Os métodos de lixiviação de minérios sulfetados pode ser dividido em 2 grupos: 1- Na ausência de agentes oxidantes 2- Na presença de agentes oxidantes
62 Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia Vamos estudar o seguinte artigo
63 Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia Fe 3+ (aq) Cu 2+ (aq) Fe 2+ (aq) Casca CuSFeS
64 Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
65 Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
66 Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
67 Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
68 Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
69 Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia Materiais e métodos Equipamentos Balão de vidro de 4 bocas 500 ml Agitador magnético Chapa aquecedoras Regulador de temperatura Condensador reto Fluxômetro para medida de vazão de O 2 Soluções: Cloreto férrico (agente lixiviante) Cloreto de sódio NaOH ou HCl ajuste de ph Procedimento Soluções no reator Aquecimento até 95ºC Adição do minérios Contagem do tempo Variáveis estudadas Tempo (1, 2, 4, 6, 8 e 10 horas) Concentração de NaCl (0 0,5 1,0 1,5 2,0 mol/l Concentração de FeCl 3 (0,5 1,0 1,5 mol/l) Controle do processo e avaliação dos produtos Análise do teor de cobre no licor alíquotas EAA Área específica, porosidade BET Morfologia da superfície minério após lixiviação MEV
70 Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia Materiais e métodos Resultados
71 Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
72 Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
73 Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
74 Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
75 Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
76 Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
77 Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
78 Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
79 Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
80 F I M
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