132 caracterizaÇ~o de carvÕes ativados...
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CARACTERIZAÇ~O DE CARVÕES ATIVADOS UTILIZADOS NA INDUSTRIA DO
OURO: PROPRIEDADES FíSICAS, QUÍMICAS E ESTUDO CINÉTICO.
A.C O. Ladeira' , ME M. F1gueira"' , V S T C1m1nE.'ll i "''
Realizou-se um estudo c omparativo de caracterizaçio de cinco amostras de carvões ativados, juntamente com uma análise da cinética de adsorçio do comple~o aurocianeto, a partir de soluçÕes aquosas diluídas . A etapa de caracter1zaçio v1sou a determinação e quantificação de propriedades físicas e quími c as importantes para um bom desempenho dos c arvões em c1rcuitos de adsorção para recuperação de ouro . A anál1se cinética avaliou a influência de pa r âmet ros de processos tais como temperatu ra , concentração de ouro em solução, agitação, pH e tempo nas ta~as de adsorção do comple~o em car vão ativado Os resultados obt1dos foram comparados com dados d1 sponí ve is na literatura e apontaram divergências no que d1z respeito ao mecanismo controlador da reação de adsorção
CHARACTERIZATION DF ACTIVATED CARBDNS UTILIZED lN THE GOLO
INDUSTRY : PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES , AND KINETIC STUDY
lh e work compr1ses a comparat1ve character1zation of five samples of activated carbons and a kinet1c evaluation of gold adsorption from diluted solutions lhe characterization was aimed at determining and quant1fying some physi c al and chemical properties considered important for an adequate performance of carbons in gold plants lhe k1netic study analised the influence of gold concentration in solution, temperature, pH, agitation and time on the rate of gold adsorption on carbon The data obtained were compared with those reported in literature . A discussion of these results based on the suggested mechanism is also presented
~Atualmente Membro do Grupo de Pesquisas da Mineração Morro Velho S . A. e Departamento de Engenharia Química, UFMG ~Departamento de Engenharia Metal~rgica I Universidade Federal de Minas Gerais, Rua Espírito Santo, 35, Belo Horizonte- MG Brasil; CEP 30160 .
I I
I I I I
J
13 3
INTRODUl;í."iO
O pr·ocesso de c.dsorç:ão em carvão ativado do ouro e prata,
presentes em soluções contendo cianeto, apresentou uma grande
ace1taç:io mund1al a partir da d~cada de 70 Este fato se deve, em
parte, ao desenvolvimento de métodos eficientes de eluiç:ão do
ouro e de regeneração do carvão . Além di~so, o processo de
adsorção com carvão ativado oferece algumas vantagens sobre o
pr ocesso Merrlll-Crowe, tais como a adsorç:ão é menos afetada
pelas impurezas do licor- , dispensa os estágios de clarificação e
filtração, e, a perda de ouro solGvel ~significativamente menor
A preferincia pelo processo com carvão ativado em relação ao
método tra d icional Merrill-Crowe se de ve , portanto, à sua maJor
eficlÉ?ncJa de metais preciosos em soluções de
baixo teor e ao seu menor custo operac1onal e de cap1tal
Dentre a s técni c a s mais empregadas
utilizando-se o carvão ativado tem-se
(i) carvão em polpa (CIP) consiste em contactar
do our·o
em sentido
con tra-corrente e utilizando tanques com agitação, o carvão
ativado com a polpa já cianetada .
(ii) car vão na lixiviação <CIL) a adsorç:ão se realiza
juntamente com a cianetaç:ão; é indicada para minérios que contém
mater1al carbonáceo capaz de adsorver parte do ouro em solução
(ili) car vão em coluna <CIC> geralmente utilizada para soluções
clarificadas, provenientes de lixiviação em pillha ou tanques com
agitação , que alimentam uma série de colunas com carvão ativado .
O car vão utilizado na adsorção deve apresentar algumas
caracteristicas import~ntes para um bom desempenho no circuito .
Dentre elas tem-se elevada taxa de extraç:ão de ouro, alta
capac1dade de carregamento de ouro e alta resistência à abrasão .
Esta última caracteristica é importante para reduzir as perdas de
ouro, decorrentes da geração de finos, principalmente nas
circuitas CIP e CIL No circuito CIC pode-se utilizar carvões
menos resistentes, pois o efeito abrasivo nio é tão pronunciado .
134
Para ser ut1l1zado em circu1tos de adsorçâo, o carvão deve
ser, previamente, submetido a uma avaliação de suas propriedades
fisicas e guimicas Para tal, são realizados testes padrão em
laboratório, com o obJetlVD de caracterizar· este carvão e
avaliar a viabilidade de seu emprego em circuitos de adsorção
Entretanto, as not-mas dos testes padrão de caracterização
enfat1zarn as propriedades físicas e quÍmicas, de iKando pouco
e )( plorados os aspectos ctnéticos . ~ importante ressaltar gue, na
prática por razões c1né t 1cas tempo longo necessário para
u t i 1 i z ar- plenamente a capactdade má)(ima de carregamento do
carvão> e econ6micas minimizar perdas de finos) trabalha-se
distante do eguilíbrio, com bai)(OS níveis de carr·egamento, e
port anto, em cond1çÕes nas quais os fatores cinéticas destacam-se
como predominante Além dtsso, os testes padrão ut1l1zam soluç ões
de elevada concentração de ouroJ Incompatíveis com a fai)(a
normalmente empregada em c ircuitos industriais
Considerando-se os aspectos acima e)(postos, re.~alicou-se um
estudo v isando : Cil a caracterização de cinco amostra s de carvões
ativados de fabricação nac1onal e estrangeira, englobando a
determinação de propriedades fístcas e quÍmicas ( i i I a aná lt se
da cinética de adsorçâo de ouro, a partir de soluçÕes d1luídas
de forma a estabelecer a influencia das variáveis de processo nas
ta)(as de reac;:ão das diferentes amostras Os resultados foram
comparados com os dados disponíveis na literatura .
METODOLOGIA
Os carvões nacionais analisados estão identificados pelas
letras A, 8, c e D e o carvão importado pela letra E A
granulometria nominal das amostras, fornecidas pelos fabricantes
é de 8)(16 Mesh Tyler 2,36 )( 1,00 mm ), e)(ceto a amostra A cuja
granulometria é de 6)(16 Mesh Tyler < 3,35 )( 1,00 mm
O Índice de iodo foi determinado de acordo com a norma ASTM-
1510/60, segundo a qual o carvão é colocado em cantata com uma
solução de iodo 0 , 1 N par- a que ocorra a adsorc;:ão do iodo pelo
~
r
I
I
I
..,.. ... ,
135
Após
concentração
um determ1nado tempo de cantata faz-se a dosagem da
res1dual do 1odo em soluçâo
determlnciç ã o r1a das amostras
baseou-se no método de adsorc;ão de nitrogênio segundo o modelo
BET Para tal utilizou-se o equipamento Ouantasorb, da
Ouantachrome Corp
Na determinação do índice de resistência à abrasão aplicou-se
a norma AWWA-8604 -- 7 4 , a qual aval ia a resistência do carvão ao
atrito, comparando-se os r·esultados de aná 1 i se granulométrica
antes e depoi s de se colocar o carvão em um recipiente fechado,
juntamente com bolas de aço e em condição de vibração intensa,
equ1pamento da marca Ro - Tap
Características VIsuais das amostras tais como : forma do
gr-ão, presença de trincas e impurezas foram quantificadas com o
auxilio de lupa e m1croscopia eletrôn1ca
Os ensaios para avaliação da cinética
realizados em um reatar de vidro de 2000
de adsorc;ão foram
cm~. com agitação
mecânica e 1merso em banho termostatizado. Trabalhou-se com 1,0
grama de carvão e 1000 cm''·• de solução sintética de ouro com
concentração de 2 ~g / cm~ Foram retiradas amostras periódicas da
solução e a concentração de ouro foi dosada por
espectrofotometria de absorção atômica .
RESULTADOS E DISCUSS~O
Caracterização do Carvão Ativado
Os resultados obtidos na caracterização dos diversos
carvões estão apresentados na tabela I .
!ABEL.\ l
Caracterizaç!o dos Carvões At ivados
Car'i'âc Matéria !r incas ltpurezas Supdície Refi1ténci a pri1a Especifica Abras!c
(1 vol.l (1 vol.) (12/gi (t i
Coce da 20,13 1.0 ISi02I 5H 80 .40 Bahia SP escória
Coco da 27. 45 2, 7 !Si02 1210 51.45 B<hia SP ,PR FezOusc.
car. ladeira )
Coce da 11, 46 0,9 (car. j1 O~; ~ '-' w 9G.90
Bahia e SP.PR aadeira l Babaçu
Caroço 14,93 1.7 (SiOz, 10M 88,35 pessegc SP rev .forno l
Coce da 4,55 0.2 1215 94,80 Bahia PP
PP : pouco profundas, SP : seai-pro!Ulldas, PF. : pro!Ulldas
---- -- - - -·-~···- ~-- - -~------ "'""
Jndi ce Carbono lodo fixo
(tg/g) (11
840 76.8~
1035 78.41
1040 60. 44
819 75,66
1127 84,60
Materia l Volá til
(%)
4.42
U 1
4,68
1,80
2,96
]_ J(,
I J
r 1 3 7
Superfície Especifica e Indice de Iodo
De acordo com os valores obtidos para superfície especifica e
para o índice de iodo <tabela 11, observa-se uma correspondência
d1reta entre ambos os valores determinados, isto ê, altos valores
de superfic1e especifica correspondem a altos Índices de iodo.
Os dados obtidos no estudo cinético mostraram que carvões
que apresentaram elevados índices adsorveram mais rapidamente o
ouro em soluçâo e apresentaram uma maior capac1dade de
carregamento Este fato fo1 verificado quando se fez o estudo das
var1áveis de processo des critas no item da avaliação cinética .
Estes resultados contrariam Davidson 111 que, ao avaliar as
propriedades que poderiam afetar a constante cinética da reaçio,
não encontrou relação direta entre li) constante cinética e
superfície especifica, Iili constante cinét1ca e índice de iodo,
e (liil superfície especifica e índice de iodo .
Resistência à Abrasão
As amostras submetidas ao teste de resistência à abrasão
foram compostas obedecendo a uma mesma proporção granulométr· ica
O índice de resistência à abrasão está diretamente relacionado
com a porcentagem de trincas dos grãos com o tipo de matéria
prima e com a presença de impurezas na amostra.
Como mostra a tabela I, o carvão importado apresentou o maior
Índice de resistência à abrasão, ou seja, 94,8% . Isto significa
que, após o ensaio, 5,2% do material encontrava-se abai~o do
tamanho médio inicial das partículas Os carvões C e D mostraram
se mais adequados aos circu1tos CIP e CIL de adsarção, por
apresentarem índices elevados, 190,9 e 88,4%1 respectivamente
A presença de impurezas, dentre as quais carvão de madeira,
qua r tzo~ hematita, escÓria e
mascarar o valor de resistência
imprecisa Dentre os carvões
revestimento
e conduzir
produzidos a
de forno, podem .
à uma avaliação
partir da mesma
13 8
matéria-prima, o car·vão E possui a menor porcentagem de tr1ncas
(4,6:1. em volume) e o malar· Índice de re s i s tência à abrasã o
(94,8:1.) o carvão 8, apesar de possuir uma alta porcentagem d e
trincas <27,5:1. em volume), apresentou um Índice de resistência à
abrasão relativamente alto (81,5%) Isto pode ser ewpli c ado pelo
seu elevado nível de impurezas, em espec1al o quartzo
Microscopia Eletrônica e Análise de Lupa
A análise visual através de lupa
eletrônica são ferramentas nticroscopia
determinação de características tewturai s
amostra, bem como para a identificação
Juntamente com
importantes para
e mm·· foi óg i c as
da p r·esença
d
a
d a
de
contaminantes Estas caractet- i s t icas pod e m estat- diretamente
relac1onadas com propriedades dos carvões como, p o r exempl o ,
r e sistênc1a à abra s ão . A figura 1 ilustra a natureza altamen te
p o rosa d 2 supet·fíci e do ca r-vão at1vado, ass 1m c o mo a
heterogeneidade do s tamanhos dos por os
mostrada pela figura 2 .
A ocorrência de trincas é
Carbono FiKo , Voláteis e Cinzas
o teor de ca r bono fixo e voláteis são uma medida da
eficiência do processo de at1vação . Uma ativação eficiente produz
carvões com elevados teores de carbono fixo e baixo índice de
voláteis De acordo com a tabela I, o carvão importado apresenta
um teor de carbono fiwo de 84,6%, sendo o car v ão C o que mais se
aproxima deste com um teor de 80,4% . Os outros carvões
apresentaram valores bem Inferiores aos anteriores <tabela Il
As impurezas minerais, quantificadas pelo teor de cinzas, são
decorrentes de falhas técnicas ou de negligência no manuseio da
matéria prima e/ou produto Já os contaminantes orgân1cos (po r
ewemplo, carvão de madeira) contribuem para elevar o teor de
carbono fiwo A tabela I mostra o baiwo teor de impurezas do
c arvão importado em comparação com os produtos nacionais .
I I
I I I
~-
I !
I I
Figura 1 - Superfície porosa do carvão ativado .
( Fator de amplia~ão 200 Xl
Figura 2 - Trincas presentes nos grãos do carvão ativado .
( Fator de amplia~ão 100 Xl
139
140
A tabela I I ilustra o efeito da var1açâo da concentraçâo de
ou r o na velocidadP in1cial de extração . Como pode ser· observado,
n ijo é ev1dente um a cor· relação entre concentr .. c.c;âo do mc~ tal em
solução e velocidade Inicial
Tabela II
Efeito da concentração de ouro <Au) na velocidade inicial de
eKtração (VI)
CARVZ'\0
[ {<u J (.ug \ cm'c')
1 2 3 4
A
Vi (h t)
0,4044 0,5254 0,3552 0,3900
8
Vi (h . .• )
0,7090 0,7624 o' 937:~ 0,9146
c
Vi (h• • ')
1,2435 1,4292 1,3795 1,2618
D
V! (h')
0, 87 69 0,6601 0,7428 0,5742
Os resultados obtidos estão coerentes com a
E
VI (h · t)
0,7932 1,2681
1,0733
l1teratura .
Fleming et alii <2> observou que a constante cinética da reação
não é influenciada pelas variações de concentração de ouro em
solução, quando se trabalha com soluções diluídas.
Conclui-se que, dentro da faixa de concentração estudada, a
velocidade inicial <tabela II> e a extração de ouro (figura 3)
não são afetadas pela concentração inicial do metal em solução
Efeito da Temperatura
O efeito da temperatura na capacidade de adsorção é ilustrado
graficamente na figura 4 . Na faixa entre 298 e 308K, as extrações
finais são semelhantes para todos os carvões, diminuindo em
temperaturas mais elevadas, principalmente entre 338 e 353K A
353K a extração f1nal sofre um decréscimo Significativo I I I
I J
141
Avaliação Cinética
Os parimetros da discussão cinética foram obtidos das funções
definidas estatislrcamente pelo método dos mínimos quadrados.
Efeito da Concentração de Ouro
A figura J i lustra o efeito da var1açao da concentração de ouro na taxa de extra~ão para o carvão A Da mesma forma que para os demais car v ões , esta variação não influenciou sign1ficat1vamente os níve1s finais de extracão . Para soluções com concentração de de ouro igual a 1 ug/cm~ a extração após 4 horas de teste foi ligeiramente maior Apesar deste resultado, não se pode at 1 r· mar que existe
aumento dos níve1s finais de
concentração de ouro em solução
100 (Au]
(UQicm 3 )
o 4 80 03
6.2 o <>I 9 > 60 «> a: o Vl Cl <(
" 40 <(
~ • 20
2
uma correlação
extrac;:ão
CARVPD c
pH = 10,7 298 K 900 min·l
3
com
4 TEMFO (h)
direta entre
o decréscimo
Figura 3 - Efeito da concentração na extração de ouro
o
da
14 2
Cineticamente , e ra de se espe ra r um incr·emento na veloc! dd dc>
1nicial com o aumento da temperatura Por outro lado, esperava-se
um decréscimo na capac idade de adsorç:ão, prÓxima do equ!lÍbt- I<:J
Os dados experimentais obtidos confirmam o decrésc uno na
capacidade de adsorç:ão, entretanto, a rela~;ão de crescimento da
ve locidade inicial com a temperatura mostrou-se Irregular Este
comportamento irregular pode estar relacionado com a tend ê n c ia
oposta de crescimento da veloc idade inicial e de dec réscimo das
conversões finais Este fato re flete -se na curva de extração e ,
port anto, no valor calculado de ve locidade lniClal Um va l o r
médio de energia de at1vação aparente Igual a 2,4 Kcal/mol fo1
es timado
.,
o o > 0:: o Vl o <
" < ,e o
100 • T (KJ
!:..
2
CARVk:J 8
pH=10,7 (Au]= 2~gtcm3 900 min-1
3 4
TEMPO (h)
Figura 4 - Efeito da temperatu r a na extração de ouro .
.....
-143
Este resultado está de acordo com os trabalhos de Fuerstenau
et alii 131 e Fleming et alii 121, que reportam valores de 2 , 0 e
2,6 Kcal/mol, respectivamente Os baixos valores de energia de
ativacão são um indicativo de que a etapa controladora da reacão
é a difusão na película líquida ou difusão nos poros da partícula
de carvão . A energia de ativacão aparente engloba
valor calculado
constantes
um reflexo cinéticas e de equilíbrio,
destas tendências opos tas
Efeit o do pH
sendo o
O pH estudado variou d e 10 a 12 e foi ajustado com s olução de
NaOH ou HCl O estudo limitou-se a pH bási c os, por serem estas as
c on d 1ç:Ões adotadas na industrial e, de v idO às
difi c uldade s e xpe r 1me n ta 1s t1 e>cor- rentes da forrnação do gás HCN
Como most ra a
variável na extracão de ouro
não 11 á
E ~;t e
Influência marcante
fato es t á de a c or-do
desta
com a.
literatu r a , que afirma have r uma grande influência na adsorcão de
ouro ao se reduzir o pH para va lores abaixo de 6, enquanto que
para valores de pH maiores que 6 ocorre um decréscimo marginal na
adsorcão 141
Confirmando
significativa dos
o que fo1
valores
mencionado acima, não houve alteração
encontrados para velocidade inicial de
reação, assim como para a porcentagem final de extração na faixa
de pH entre 10 e 12
Efeito da Agitação
A faixa de agitação estudada abrangeu os níveis de 150 a 200
min - • Entre 150 e 900 m1n -~ um aumento na velocidade de agitação
acarreta um incremento na extração final ; acima de 900 min · • este
efeito é menos acentuado <figura 61 O mesmo pode-se dizer à
respeito da velocidade Inicial da reação. O aumento da velocidade
inicial com a elevação ao nível de agitação se deve à diminuição
da película líquida, no caso de reação controlada por difusão .
u~
100 -- --CARVÃO A
o pH =10,0
80 OpH=I0,5 A pH = 10,7
~ o <> pH = 11,0 o 'V pH = 12,0 >
60 a:: o /g Vl o <t
" 40
298 K 3
c(
[Au) = 2).lg l cm ::-e • 900 min-'
3 4 TEMPO fh l
F1gura 5 - E +e it o d o pH na extraç io d e o uro .
100 I ' I
80 L / 'V
I o I o /;/ CARVÃI:J E
i 60
t o 1800 min-I 'V 900 min -1
" 40 o 300 min-I
< ~ o . " 298 K
f.Au) = 2ugtcm3 pH = 10,7
2 3 4
TEMRJ (h)
Figura 6 - Efeito da agitação na extração de ouro
....
14 ')
A pequena Influência da ag1taçio sobre a velocidade inicial
em n1ve1s superiorec a 1300 m1n sugere o início da mudança do
mecanismo de controle da reação, passando de difusão na película
liqu1da para controle qu1m1co
da partícula de carvão
ou controle por d1fusão nos poros
Efe1to do Tempo
A f1gura 7 ilustra o comportamento dos vár1os carvões
estudados, quando submetidos a ensaios de adsorção com tempo de
cantata de 10 horas O carvão E apresentou o melhor desempenho,
adsorvendu cerca de 83% do ouro ap6s duas · horas de teste e
at1ngindo uma extração final de 97% O carvão C, somente apos 4
horas de cantata, apresenta níve1s de extração pr6x1mos ao do
carvão E Apesar d1sso, este é um carvão extremamente reat1vo e
apresenta uma extração final d e 98% Os carvões A e 8 apresentam
níveis de extração comparáveis ao do carvão E ap6s 6 horas de
contato e atingem uma extração f1nal de 93% Os resultados menus
satisfat6rios foram obt1dos com o carvao O máx1mo de extração em
torno de 85% e uma baixa velocidade inicial de extraçâo de ouro
Estudo dos Modelos Cinéticas
A influência das variáveis de processo na velocidade inicial
da reação foi estudada através do ajuste dos dados experimentais
a diversas equações A equação que apresentou melhor ajuste,
embora não seja uma equação fenomenol6gica, é descrita por 151
X ª b
b + t
onde,
a b =constantes ladimensional, hl
t tempo
X fração reagida
[ 1)
j
~ I '
J
100 ~ ~'r-O~~
~_jJó. - o
0/~ 801-- Av 0
s ~ (;~ ~=: > 60 f V CARVliJ C a: / <>cARVffJ c o (/) o CARIA) E o <(
"' <(
,! o
l i zo[_ j I 2 3 4 5 6 7 8 9 lO
TEMPO (h )
Figura 7 - Efeito do tempo na extraçâo de ouro
Temperatura 298K, ag1taçâo 900 m1n '
concentração de ouro 2.ug\cm' ', pH = i O, l
.<:
" ~
9,6
7,2
4,8
A CARVÃO B
V CARVÃO C
23 45 678910
TEW'O (h)
1 46
Figura 8 - Ajuste dos dados experimentais a forma linearizada dd
equação [iJ
..
1 47
Conforme !l ustra
da equação [ 1] '
super1ores a 0,99,
a f1gura 8, que apresenta a forma line arizada
foram obtidos coefi c 1entes de correlação
para tempos de reação em torno de 10 horas
A liter a t ur a 13,6-8) prop6e a segu1nte equação cinética de
primeira ordem para descrever o fenômeno de adsorção de ouro em
carvões at1vados
ln [Au)so
[AuJs
onde,
k t
[Au)so = concentração inicial de ouro em soluÇão
[AuJs = concentraç ã o de ouro em soluç ão no temp o t
k = constante c1nét1ca
[2]
Entretanto , o aJuste dos ponto s experimentais à equação [2)
só se mostra sat1sfatório
quatro horas . Fleming et
para tempos
alii ( 2 ) e
de reação
Fuerstenau
infer1ores a
et a l i i (3)
calcularam os valores da constante c1nética (k) com base apenas
nos 60 minutos 1niciais de reação , período para o qual a equação
de primeira ordem se ajusta , relat1 vamente bem, aos dados
exper1mentais Esta estreita faixa de aplicação, confirmada pela
literatura, limita sua utilização prática . Para tempos mais
longos de reação , a equação [!J proposta no presente trabalho,
apresenta-se como a mais adequada para descrever a
processo,conforme ficou demonstrado na figura 8
Considerando- se a equação geral de velocidade de reação de
ordem n
d[AuJ
dt
ande,
k A [Au)s"
v
A area superficial
V volume do fluido
e modificando-a em termos de fração reagida , ou seJa
[3)
: ~i
~
i
I( :i
:.J·i:
~ -~ ~
.! ij; :f 'I n~
.. J r
·.!_j' · •. ; •
' ·' ' t ol
.' I· ··· •)
li irl :i; !i~l :~ ~j lf' r. ;;':
i! :I Jl
H! ,. '\
J
l4 o
l (;u) ~; = [ Au) so 11 - X [4J
obtém-se
Q.L-~ L~-.B. [AuJso '' • ( 1 - X) ( 5]
dt v
A part1r
de n=i
da derivação da equação [5), no tempo t=ü, p a ra valores
isto é , partindo-se da hipótese de reação de primeira
ordem , chega-se a equação abalKO
V1 QLI ~ ( 6)
dt l t ; -o v
Esta equação mostra a não dependªncia da velocidade inicial com a
concentração de ouro em solução, como verifi c ado pel a f1gura 3 e
reflete de modo adequado o mecan1smo de d1fusão 11• ordem)
A literatura most r a certas controvérsias sobre o mec an 1smo de
controle da reação . Para Fleming et ali i (2) a constan te
cinética é definida pela equação
k ks kc Av/(kc K + ks) [7]
onde ks e kc são constantes relativas à transferenc1a de massa, K
é constante de equilíbrio e Av é um parâmetro eKpresso em un1dade
de área por unidade de volume . ~artindo-se desta defin1ção e
considerando-se a transferência de massa controlada por difusão
na película isto é, ks (( kc, e partículas esféricas, obtém-se ,
k = Q k:;, [ 8 j
K d
Fleming (2) baseou-se no fato de k depender do 1nverso do
d1ámetr·o da partícula para eKplicar o mecani smo de contro le da
reação por· difusão na p el i cu la . Esta h iPÓtese par ece
ir1 consisten t e, uma V€..12 que, quand o o mecanismo controlador é a
difusão na película, a cons.tante de transferência de massa, < ks),
..
14 9
pode ser considerada como
como mostra a equaçâ o l 9 J
Inversamente proporcional ao diâmetro,
ks ,.2_..,_,0'--_,De [9)
d
A equacio [9] ~ uma f o rma l1mite da equacio ad1mens ional geral,
em sistemas em reg1me de escoamento lam1nar lbalM O numero de
Rey nolds)( 9)
2 ,0 + 0,6 f<e' ·''' (Se} :\ / :-c>J
on d e 1
Ue coef1c1ente d e dlfu s 1v1d ade
Re numero de Reynolds
Se n0mero de Schm1dt
Subs t1t u1ndo-se a equacio [9J na [ BJ,
v c2rdadFJ , 1 nversam<=>nte propore 1 ona 1 a d''
k 1_2~~"'-Ds:.e
K d'"'
[10)
verifica--s e que , k é, na
[11]
Assim sendo o resultado obtido por Fleming 12)
k proporcional a d - ~) ~ indicativo de mecanismo de controle por
difusâo nos poros Quando a resistência à transferência de massa
nos poros é elevada, pode-se mostrar que a constante cinética
para difusâo nas poros se torna Inversamente proporcional ao
diâmetro da partícula, a partir da equaçâo de velocidade de
reação ·
-r a 6 De!_ .1 / f:~ [Auls k [AuJs [12)
d
Outro fato no estudo de Flemlng(2), que fa vor ece o controle
por difusão nos po ro s é a alta concentração de ouro utilizada em
seus testes Cem torno de 30 ppm)(9)
150
Parttndo-se do pressuposto do coeftcJente de transferêncta de
massa, (ks), ser inversamente proporcional ao diâmetro da
partícula, em ststemas onde a diferença relattva de denstdade
partículas/solução é pequena (bat~o número de Reynolds), também
Fuerstenau (3) chegou a uma e~pressão similar à deduztda no
presente trabalho
k l_Ç_ De Me_ [13]
d'' f
Os resultados e~perimentais deste autor aJustaram-se à função
k versus 1/d2, comprovando, dessa forma, a htpÓtese de reação
controlada por difusão na película
No presente trabalho, os resultados obtidos para veloctdade
inicial em relação à agitação reforçam a supostção de mecantsmo
controlado por difusão na película, uma vez que a velocidade
inictal apresenta uma certa tendência crescente com o aumento da
agitação Além dtsso, a pequena Influência da temperatura na
veloctdade inictal é também indicativo de controle por difusão
CONCLUSí':íO
A caracterização tecnológica mostrou que, em relação as
propriedades avaliadas, todos os carvões nacionais apresentaram
índices inferiores aos do carvão importado, comprometendo o uso
destes em circuitos de adsorção, em especial circuitos CIP e CIL
Dentre as variáveis analisadas e considerando as condições
típicas da prática industrial, tais como solu~nPs dtluídas e
meto alcal1no, somente a agitação e o tempo e~ercem Influência
marcante na velocidade de adsorção e na e~tracão final do ouro
Sendo assJm, a avaliação destes parâmetros é fundamental para
que, na práttca, possa-se trabalhar dentro de nívets mats
favoráveis.
O presente trabalho propõe
fenomeno de adsorção do ouro em
uma equação para descrever o
carvões ativados para tempos
-...&
151
longos d e reaçâo Através da avaliaçio dos resultados obtidos
sugere-se que o mecanismo controlador da reaçio de adsorçio de
ouro, em so luçÕes de bai~a c oncentração , seja por difusio na
pelí c ula l i q u1da
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
i Davidson, R . J . Douglas, w D . • Tumilty . J . A Provisional specification of act1 vated carbon suitable for use in CIP recovery circuit . In · AUS I M M CARBON - IN -PULP SEMINAR, JUly 1982 Pror:eedings s n t 1982 , p 199-218 .
2 Flem i ng, C . A , Nicol, M J . The ad s orption of gold cyanide onto a ctivated carbon III Factor s influencing . the rate of loading und the equ1libr1um capac1 ty Jorunal of South African Institute of Mining and Metallurgy, v. 84, n . 4 p 85-93, feb . 1984 .
3 Fuerstenau, M C , Nebo, C O , Kelso, J . R., R Zaragoza , M. Rate of adsorption of gold cyanide on activated charcoal . Minerais and Metallurgir:al Processing, p 17 7-181, nov . 1987 .
4 . Dav1dson, R J . Properties of their measurement. Randburg 1986 .
carbon for gold adsorption and CIP School , SAIMM, 24-28 feb .
5 Ciminelli, V S T , S1l va, R M. , Rodrigues, S.A The influence of mineralogical variation on the reativity of phosfate rocks from the Ara~á distr1ct, Brazil. Technical Paper . TMS, paper n A89-24, 21p .
6
7
Cook, R . , Crathorne, E .A . , study of the adsorption Hydrometallurgy , v . 22 , p
Nicol, M J . Fleming, c
Monhemius, A . J . , Perry, D L An XPT of gold <I> cyanide by carbons .
171-182, april 1989 .
A. • Cromberge, G. The adsorption of gold cyanide onto activated carbon . I . lhe kinetics of adso r ption from pulps. Jounal of South African Institute af Mining and Metallurgy , v 84 , n . 2, P . 50-54, feb . 1984
8 . Adams, M D . , Fleming, C A. The mechanism of adsorption of aurocyanide onto activated carb~n . Metallurgical Tr~nsactions 8, v . 208, p 315-325, june 1989 .
9 . Levenspiel . O . Engenharia das reações químicas Sio Paulo : Edgar Blucher Ltda . , 1974, v . 2 .