HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA

Transcrição

1 A escolha do método a ser utilizado depende: do teor do minério (% do mineral de interesse) da facilidade com que o mineral de interesse pode ser dissolvido por um reagente

2 bons resultados aplicada em minérios de altos teores Lixiviação Lixiviação no local ( in situ ) minério é fragmentado e lixiviado no próprio local por um longo período de tempo minério de baixo teor mineração e transporte são operações de custo elevado

3 Lixiviação no local ( in situ ) Envolve dissolução seletiva de minerais de valor pela pulverização (quando o corpo do minério está exposto) ou injeção de agentes lixiviantes no depósito (quando estiver submerso) com coleta posterior da soluçãomãe.

4 Lixiviação no local ( in situ ) Os fatores para um depósito subterrâneo ser considerado adequado para a lixiviação in situ são: O corpo do minério deve estar confinado entre uma camada impermeável que irá prevenir as perdas de solução Minério deve ser permeável para a lixiviação em solução

5 Lixiviação Lixiviação no local ( in situ ) Técnica de pulverização

6 Lixiviação Lixiviação no local ( in situ ) Técnica de injeção

7 Lixiviação no local ( in situ ) Exemplo: extração de depósitos subterrâneos de sais solúveis, como NaCl, NaSO 4 e trona (Na 3 HCO 3 CO 3.2H 2 O), além de minérios de cobre e urânio.

8 Lixiviação no local ( in situ ) Exemplo de lixiviações in situ Depósito Teores Agente lixiviante Cobre alto e baixo H2SO4 Urânio baixo Potassa alto Água Sulfato de sódio alto Água Trona alto Água H2SO4 +NaClO3 e (NH4)2CO3 + H2O2

9 Lixiviação no local ( in situ ) A presença de pirita (FeS 2 ) nos minérios de cobre aumenta a taxa de lixiviação devido a sua oxidação (reação exotérmica) e consequente formação de H 2 SO 4 e Fe 2 (SO 4 ) 3.

10 Lixiviação em pilha ou em depósito ( heap ou dump ) Inicialmente, a área deve ser preparada: compactação com ligeira inclinação cobertura (camada de asfalto) sobre uma placa de plástico flexível O minério britado é então transportado da mina para a área preparada em pilhas de 10 a 15 metros.

11 Quando o material é todo lixiviado, o depósito é abandonado ou removido por caminhões para um depósito de rejeito, com a área sendo reutilizada para nova batelada. Lixiviação Lixiviação em pilha ou em depósito ( heap ou dump ) O agente lixiviante é pulverizado no topo do depósito através do qual percola. A solução lixiviada é coletada no fundo da pilha.

12 perdas do agente lixiviante por evaporação, vazamento de solução na base da pilha e estabelecimento de caminhos preferenciais ( channelling ) Lixiviação Lixiviação em pilha ou em depósito ( heap ou dump ) Os principais problemas da operação em pilha são: obturação com argilas finas, hidróxido férrico ou sulfatos básicos

13 Lixiviação em pilha ou em depósito ( heap ou dump ) Exemplos de lixiviações em pilha Depósito Teores Agente lixiviante Piritas contendo Cu, Zn e Pb Óxido de cobre alto baixo ou alto Água H2SO4 diluído Urânio baixo H2SO4 diluído + Ar Ouro baixo NaCN +Ar

14 Nos materiais que apresentam partículas de tamanhos desiguais, ocorre a compactação das partículas menores nos espaços entre as maiores, obstruindo canais de escoamento. Lixiviação Lixiviação por percolação ou cuba (vat) Utilizado nos casos em que o material é poroso e arenoso, que tende a compactar, selando as pilhas. Fator determinante para boa percolação regularidade no tamanho das partículas.

15 Lixiviação por percolação ou cuba (vat) Logo, a extração torna-se lenta com formação de caminhos preferenciais processo insatisfatório com formação de muita lama.

16 Lixiviação por percolação ou cuba (vat) Procedimento da lixiviação por percolação: O material é colocado em um tanque equipado com fundo falso e coberto com um meio filtrante. A solução é adicionada no topo do tanque permitindo a percolação sobre o material.

17 Lixiviação por percolação ou cuba (vat) Procedimento da lixiviação por percolação: Os tanques são arranjados em um sistema operando em regime contínuo e em contracorrente, de forma que a alimentação do sólido seja adicionada no último tanque e o agente lixiviante fresco no 1 tanque, sendo bombeado sucessivamente para os demais tanques até atingir o último.

18 Lixiviação por percolação ou cuba (vat) Capacidade média dos tanques: ton. Ao final da lixiviação, os tanques são esvaziados com pás mecânicas e nova batelada é introduzida. Tempo de lixiviação: de 2 a 4 dias. Empregado na lixiviação de minérios de ouro, cobre e urânio.

19 Lixiviação por percolação ou cuba (vat) Vantagens: baixo custo de reagente produção de soluções com elevadas concentrações eliminação de operações onerosas (decantação e filtração)

20 Lixiviação por percolação ou cuba (vat) Tanque empregado na lixiviação por percolação:

21 Lixiviação em polpa ou agitada O agente lixiviante é adicionado a um material finamente moído. A mistura forma uma polpa, que é agitada continuamente para evitar a sedimentação dos sólidos e concluir o processo de lixiviação no menor tempo possível.

22 os metais de valor são grãos pequenos e disseminados na rocha, portanto faz-se necessária a realização de extensivas etapas de britagem e moagem antes da lixiviação para expor a superfície do sólido; Lixiviação Lixiviação em polpa ou agitada Esse processo é empregado nas seguintes condições: teor do minério de alimentação relativamente alto;

23 Lixiviação em polpa ou agitada Esse processo é empregado nas seguintes condições: os metais de valor são difíceis para dissolver exigindo agitação intensa para elevar a taxa de dissolução

24 Lixiviação em polpa ou agitada Os equipamentos tem alto custo. É necessário alto índice de recuperação. Podem ser adotadas condições de lixiviação suaves (soluções diluídas + temperatura ambiente) ou severas (soluções concentradas ácidas ou básicas + altas temperatura e pressão).

25 Pneumática usa-se ar comprimido ou vapor em alta pressão. Sua vantagem é o menor custo de manutenção por haver parte móveis no sistema de agitação. Lixiviação Obs: Métodos de agitação A agitação pode ser conduzida de 2 formas: Mecânica usa-se um impelidor (transmite a energia cinética rotacional) acoplado a um motor, equipamentos caros e com alto custo de manutenção.

26 Lixiviação em polpa ou agitada Esse método de lixiviação pode ocorrer a pressão ambiente ou sob pressão.

27 em temperaturas próximas ao ponto de ebulição da solução com o refluxo por meio da instalação de condensador ou em reatores vedados para prevenir a perda de vapor. Lixiviação Lixiviação em polpa ou agitada A pressão ambiente: Pode ser conduzida: em vasos abertos ou fechados em temperaturas ambiente ou moderadas

28 Lixiviação Lixiviação em polpa ou agitada Sob pressão: Usada em vasos de pressão (autoclaves) Pode ser de 2 tipos: na ausência de ar ou oxigênio na presença de ar ou oxigênio

29 Lixiviação em polpa ou agitada Sob pressão na ausência de ar ou oxigênio: a taxa de lixiviação é baixa em temperaturas ambiente ou moderada; devem ser usadas temperaturas acima do ponto de ebulição da solução; a pressão gerada decorre da pressão de vapor da solução;

30 Lixiviação em polpa ou agitada Sob pressão na ausência de ar ou oxigênio: aumento da pressão acarreta aumento do ponto de ebulição da água, permitindo realizar lixiviações acima de 100 C (tabela no slide seguinte); método usado na lixiviação de bauxita, scheelita e ilmenita.

31 Lixiviação Lixiviação em polpa ou agitada Sob pressão na ausência de ar ou oxigênio: Pressão (atm) Temperatura ( C) , , ,

32 a pressão parcial de oxigênio é parâmetro de controle da taxa de lixiviação; Lixiviação Lixiviação em polpa ou agitada Sob pressão na presença de ar ou oxigênio: lixiviação impossível em temperaturas ambiente ou moderada, a não ser que ar ou oxigênio atuem como agente oxidante;

33 Métodos de Lixiviação Lixiviação em polpa ou agitada Sob pressão na presença de ar ou oxigênio: até certas temperaturas, a taxa de lixiviação eleva com o aumento da pressão parcial de oxigênio; O 2 é melhor que ar porque reduz a pressão total da autoclave, logo também o custo e o tamanho do equipamento. Método usado para sulfetos, selenetos

34 Pode ser conduzida em digestores ou em fornos rotativos. Lixiviação Processo de cura Utilizado quando a lixiviação agitada tornase impossível devido à cristalização da polpa do minério como uma massa densa nos primeiros estágios da lixiviação. A mistura solidificada é alimentada em um reator sem agitação, numa temperatura em torno de 200 C.

35 Os sólidos finamente divididos são misturados ao ácido. A mistura é aquecida com vapor (180 C), em pressão elevada, para iniciar a reação. Lixiviação Processo de cura Os digestores são grandes tanques feitos de aço revestidos com tijolos resistentes aos ácidos. Usados na lixiviação da ilmenita ou escórias de titânio com H 2 SO 4 concentrado.

36 Processo de cura Atingindo essa temperatura, o material reage vigorosamente reação exotérmica Material se solidifica, impossibilitando a agitação Após 13h, o material deixa o reator. Depois do resfriamento, ácido sulfúrico diluído (ou água) é adicionado para dissolver e descarregar a torta.

37 Processo de cura Os fornos rotativos são cilindros horizontais revestidos. Possuem leve inclinação para permitir um fluxo gradual descendente de sólidos da alimentação à saída do forno. São alimentados pela queima de um combustível carbonáceo.

38 Processo de cura Exemplo de utilização: tratamento da areia monazítica (contem metais pesados) com H 2 SO 4 concentrado. É preparada uma pasta do material com ácido para ser queimada no forno a cerca de 200 C. O sólido descarregado no forno é lixiviado com água.

39 Lixiviação Processo de cura Representação do forno rotativo: