HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA

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Jónatas Fonseca Prado
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1 Definição transferência de íons específicos de uma solução pouco concentrada para outra mais concentrada porque o soluto se distribui entre 2 solventes imiscíveis em contato.

2 Objetivos: Separação porque a lixiviação não é tão seletiva quanto se deseja e a presença de íons nocivos demanda medidas adicionais de purificação da solução aquosa; Enriquecimento de soluções diluídas possibilitando trabalhar com volumes reduzidos de solução equipamentos menores e de potência menor (menor custo) e maior produtividade na extração.

Enriquecimento de soluções diluídas possibilitando trabalhar com volumes reduzidos de

3 Em seguida, há o contato do extrato com uma segunda solução aquosa (final) para a qual o metal se transfere. HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA Procedimento: A solução aquosa, contendo o metal de valor, é colocada em contato com um solvente orgânico específico. O metal da solução aquosa inicial denominada lixívia passa para o solvente orgânico que, quando rico em metal, é chamado de extrato.

HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA Procedimento: A solução aquosa, contendo o metal de valor, é

4 A solução final deverá ser de pequeno volume, alta concentração de íons do metal de valor e livre de íons nocivos. HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA Procedimento: Dessa solução final, o metal será extraído normalmente por meio de outro processo. O líquido intermediário fase orgânica insolúvel nas duas fases aquosas é escolhido por ser uma substância onde o metal desejado possui alta solubilidade.

HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA Procedimento: Dessa solução final, o metal será extraído

5 Transferência do soluto entre a lixívia e a fase orgânica extração Transferência do extrato para a solução aquosa final esgotamento ( stripping ) Solução aquosa inicial depois da extração do soluto rafinado Fase orgânica contendo o metal extrato

esgotamento ( stripping ) Solução aquosa inicial depois da

6 Quando o extratante não é totalmente solúvel no diluente, adiciona-se o modificador. HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA Alguns líquidos orgânicos podem ser usados diretamente como solventes. Outros, muito viscosos, devem ser diluídos em líquidos orgânicos inertes (diluentes), também imiscíveis em água como, por exemplo, a querosene. Nesse caso, a substância ativa é chamada de extratante.

7 A fase orgânica resultante, independentemente da sua constituição, é chamada de solvente. Os mecanismos de transferência de metais da fase aquosa para orgânica podem ser de vários tipos. Como os metais na solução aquosa encontram-se na forma iônica, 2 pré-requisitos básicos devem ser preenchidos: a) neutralização da carga do íon e b) troca da água de solvatação por ligações covalentes.

Como os metais na solução aquosa encontram-se na forma iônica, 2 pré-requisitos básicos devem

8 Mesmo espécies simples são, de fato, muito mais complexas. O cátion Fe 3+ é, na realidade, [Fe(H 2 O) 6 ] 3+. Com a troca da água de solvatação, a espécie química portadora do metal perde a semelhança com a água, fator que provoca a diminuição da sua solubilidade na fase aquosa, ficando então mais próxima do tipo de substância que compõe o solvente orgânico, aumentando sua solubilidade neste.

Com a troca da água de solvatação, a espécie química portadora do metal perde a semelhança com a

9 A dissolução propriamente dita ocorre através de algum dos seguintes mecanismos: Transferência de par iônico Troca iônica Extração quelada

10 Transferência de par iônico Interação de uma molécula eletricamente neutra com o extratante para formar um composto de adição. Exemplo: extração de urânio por tributil fosfato.

11 Troca iônica O metal é transferido da fase aquosa como um íon simples. Ao mesmo tempo, um íon do extratante é transferido estequiometricamente para a fase aquosa. Pode ser troca catiônica ou aniônica.

12 Troca iônica: catiônica A espécie extraída é um íon carregado positivamente e o extratante é um ácido (ácido monoalquil fosfórico, ácido carboxílico, ácido fosfônico etc.) Exemplo: extração de urânio pelo ácido monoalquil fosfórico.

monoalquil fosfórico, ácido carboxílico, ácido fosfônico

13 Troca iônica: aniônica A espécie extraída é um íon carregado negativamente e o extratante é uma base, por exemplo uma amina.

14 Extração quelada Um sal quelado é formado quando uma molécula orgânica, contendo as funções ácida e básica, combina-se a um íon metálico. O metal, quando quelado, torna-se insolúvel na fase aquosa e rapidamente solúvel no solvente orgânico. Exemplo: acetil cetona reage com íon berílio. Outros extratantes são dicetonas e oximas.

O metal, quando quelado, torna-se insolúvel na fase aquosa e rapidamente solúvel

15 Extração em contracorrente O extratante fresco entra em contato primeiramente com o rafinado. Enquanto que o extratante saturado entra em contato com uma fase aquosa fresca. No primeiro estágio da extração entra a solução rica provinda da lixiviação. Do último estágio sai a solução pobre, ou seja, uma solução de lixiviação esgotada.

Enquanto que o extratante saturado entra em contato com uma fase aquosa fresca.

16 Extração por misturas de solventes - Sinergismo Quando o ácido dialquil fosfórico é empregado em conjunto com certos ésteres organofosforosos neutros, a eficiência de extração da mistura excede a soma da extração dos dois extratantes. Esse fenômeno é denominado de sinergismo e pode ser aplicado a vários tipos de solvente orgânico.

de extração da mistura excede a soma da extração dos dois extratantes.

17 Formação da terceira fase Algumas aminas, particularmente as terciárias, quando entram em contato com sais provenientes de ácidos minerais, os quais são insolúveis na fase orgânica, formam uma terceira fase líquida ou sólida durante a extração. A terceira fase também depende do diluente utilizado.

quais são insolúveis na fase orgânica, formam uma terceira fase líquida ou

18 Efeitos de íons externos Na extração pelo mecanismo de transferência de par iônico, a adição de eletrólitos, que não serão extraídos da fase aquosa, pode aumentar significativamente a extração do íon metálico. A adição de nitratos de amônio, alumínio ou cálcio em soluções de ácido nítrico contendo urânio eleva consideravelmente a extração de urânio.

significativamente a extração do íon metálico.

19 Formação de complexos na fase aquosa Íons metálicos altamente carregados são geralmente complexados na fase aquosa. íon metálico + agente complexante metal complexado Complexo eletricamente neutro favorece a extração por transferência de par iônico. Complexo eletricamente carregado favorece a extração por troca iônica.

íon metálico + agente complexante metal complexado Complexo eletricamente

20 Efeito do ph A extração por solventes catiônicos é afetada fortemente pelo valor do ph da fase aquosa, pois o íon H + participa do processo. Nesse caso, a diminuição da concentração do íon H +, ou seja, o aumento do ph favorece a extração.

21 Efeito da hidratação do íon A forte hidratação do íon reduz sua extração da fase orgânica.

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