(ácida, básica, salina, etc) -...
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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
hidrometalurgia
http://ecycle.com.br/component/content/article/37-tecnologia-a-favor/1539-pesquisadores-descobrem-novo-metodo-de-extracao-de-ouro.html
1 grama = R$ 146,10
(cotação 13/8/18)
Barra padrão 250 gramas
Chart
of
the t
op 1
0 g
old
pro
ducin
g c
ountr
ies
Ranking Country 2012 Output (Tons)
% World Production
1 China 403 14.9%
2 Australia 250 9.3%
3 USA (Nevada) 230 8.5%
4 Russia 205 7.6%
5 South Africa 170 6.3%
6 Peru 165 6.1%
7 Canada 102 3.8%
8 Indonesia 95 3.5%
9 Uzbekistan 90 3.3%
10 Ghana 89 3.3%
Rest of the world 901 33.3%
World gold production 2700
min
e-e
ng
ineer.
co
m/m
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g/.
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ya
nid
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leac
h.h
tm
Lixiviação do ouro e da prata
hidrometalurgia
Agentes lixiviantes: Cianeto de sódio, água régia, tiuréia,
tiossulfatos, etc
Schematic representation of
the dissolution of gold in
cyanide solution (Habashi)
Lixiviação do ouro e da prata com cianeto - teoria
laqlaqS OHNaOHCNNaAuOHONaCNAuaqg 22222 22242
aqaqS NaOHCNNaAuOHNaCNAuaql
2242 222
Reações
hidrometalurgia
(Habashi)
Reatores utilizados na lixiviação do ouro
Lixiviação de Metais - hidrometalurgia hidrometalurgia
• tanques Pachuca
• Tanques com agitação mecânica
Tanques Pachuca
Gold and silver recovery by cyanidation (Habashi)
Lixiviação de Metais - hidrometalurgia hidrometalurgia
Efeito da concentração de cianeto na lixiviação do Au e da Ag - Habashi
laqlaqS OHNaOHCNNaAuOHONaCNAuaqg 22222 22242
Variáveis importantes na lixiviação do ouro e da prata hidrometalurgia
Efeito da pressão de oxigênio e concentração de NaCN na velocidade de
dissolução da Ag.
laqlaqS OHNaOHCNNaAgOHONaCNAgaqg 22222 22242
Variáveis importantes na lixiviação do ouro e da prata
Efeito da temperatura na velocidade de dissolução do Au em solução
de KCN a 0,25%
laqlaqS OHNaOHCNNaAuOHONaCNAuaqg 22222 22242
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.
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
laqlaqS OHNaOHCNNaAuOHONaCNAuaqg 22222 22242
aqaqS NaOHCNNaAuOHNaCNAuaql
2242 222
aqlaqS NaOHCNNaAuOHONaCNAuaqg
44284 222 )(
51,26 g de NaCN
690,36 g do sal
999,5 kg de rejeito
Variáveis importantes na lixiviação do ouro e da prata
Variáveis importantes na lixiviação do ouro e da prata
Variáveis importantes na lixiviação do ouro e da prata
Lixiviação do ouro com tiossulfato
Estudo de um artigo
Variáveis importantes na lixiviação do ouro e da prata
Reação química entre a solução de tiossulfato com ouro
4 Au + 8S2O3 2- + 2H2O + O2 → 4Au(S2O3)2
3- + 4OH-
Figura 1. Modelo de lixiviação do ouro com solução de tiossulfato amoniacal
XXVI Encontro Nacional de Tratamento de Minérios e Metalurgia Extrativa Poços de Caldas-MG, 18 a 22 de Outubro 2015
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
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
Lixiviação do ouro com tiossulfato
REM: R. Esc. Minas, Ouro Preto, 68(1),
061-068, jan. mar. | 2015
Lixiviação do ouro com tiossulfato
Figure 1 - Flowchart with steps of the work..
Lixiviação do ouro com água régia
https://mundoquimico.com.br/agua-regia/
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 - Na2S2O3
Tiossulfato de amônio – (NH4)2S2O3
Solução de NH4OH
Solução de CuSO4
Solução H2O2
pH 9.0 - 11.5
25°C
Lixiviação do ouro com tiossulfato
Lixiviação do ouro com tiossulfato
Lixiviação do ouro com tiossulfato
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), 061-068, jan. mar. | 2015
Lixiviação de Minérios na forma de
Óxidos
hidrometalurgia
16/8/18
Lixiviação de Minérios na forma de Óxidos
2 grupos de
óxidos
• Óxidos simples: (CuO – tenorita; Al2O3 – bauxita;
UO2 – uranita; ZnO – zincita)
• Óxidos mixtos ou complexos: (Cr2O3.FeO – cromita;
TiO2.FeO – ilmenita;
WO3.FeO – volframita)
3 maneiras de se
fazer a lixiviação
• Sem agentes oxidantes (CuO, SnO2, Al2O3, Al(OH)3)
• Com agentes oxidantes (U3O8, UO2, FeO.WO3, CaO.WO3)
• Com agentes redutores (MnO2)
hidrometalurgia
Lixiviação da bauxita
• NaOH
• H2SO4
Lixiviação de Minérios na forma de Óxidos
Exemplo de lixiviação sem agentes oxidantes
Bauxita
• Descoberta em 1821 – Les Baux - França
• Minerais de alumínio:
• Gibbsita Al(OH)3
• Diásporo AlO(OH)
• Boemita AlO(OH)
• Minerais acessórios:
• de ferro
• argilosos
• ilmenita
• sílica
• Bauxitas economicamente aproveitáveis • Teores de Al2O3 acima de 30%
Matéria-prima para produção industrial do Al2O3 e alumínio primário
Brasil: 3ª maior
reserva mundial
Lixiviação de Minérios na forma de Óxidos hidrometalurgia
Hidrometalurgia Lixiviação da bauxita
Principais minerais encontrados na bauxita:
• Gibbsita - Al(OH)3,
• Boehmita - -AlOOH
• Diásporo - α-AlOOH
• Quartzo – SiO2
• Goethita - FeO(OH)
• Hematita – Fe2O3
• Caulinita - Al2Si2O5(OH)4
• Argilas - (K,H3O)(Al,Mg,Fe)2(Si,Al)4O10[(OH)2,H2O]
• Ilmenita – FeO.TiO2
• Anatásio – TiO2
Fonte: CETEM
Hidrometalurgia Lixiviação da bauxita
Mina de bauxita
Hidrometalurgia Lixiviação da bauxita
Table 3-4. Composition of typical bauxite (Habash)
Hidrometalurgia Lixiviação da bauxita
Hidrometalurgia Lixiviação da bauxita
Processo Bayer
Lixiviação da bauxita com hidróxido de
sódio
Hidrometalurgia Lixiviação da bauxita
Um dos processos hidrometalúrgicos mais importante
Processo Bayer
Fonte: CETEM
Fonte: CETEM
Hidrometalurgia Lixiviação da bauxita
Influencia dos minerais gibbsita, boemita e diásporo nas
condições de lixiviação da bauxita - Processo Bayer
Hidrometalurgia Lixiviação da bauxita
Relação minério/Al2O3/Al
Hidrometalurgia Lixiviação da bauxita
Processo Bayer
t = 5 horas
P = 4-8 atm
T = 100-250°C
Al2O3(s) + 2NaOH(aq.) 2NaAlO2(aq.) + H2O(l)
Hidrometalurgia Lixiviação da bauxita
Composições típicas de uma bauxita, da lama vermelha e da aluminas
calcinada
Hidrometalurgia Lixiviação da bauxita
Hidrometalurgia Lixiviação da bauxita
Lixiviação da bauxita com ácido sulfúrico
Reação: Al2O3(s) + 3H2SO4(aq) Al2(SO4)3(Aq) + 3H2O(l)
Hidrometalurgia Lixiviação da bauxita
Fluxograma do processo de produção do sulfato de alumínio a partir da
bauxita - https://www.ipen.br/biblioteca/cd/cbc/2005/artigos/49cbc-19-14.pdf
Hidrometalurgia Lixiviação da bauxita
Aplicações do sulfato de alumínio
https://brasilescola.uol.com.br/quimica/sul
fato-aluminio.htm
• Tratamento de água potável
• Tratamento de efluentes
• Limpeza de piscina
• Indústria de papel
• Indústria do couro
• Medicamentos
Preço: R$ 10 a R$ 20/kg
Hidrometalurgia Lixiviação da bauxita
Exercício
Calcular a massa de ácido sulfúrico 96% necessária para
reagir com 1 tonelada de bauxita que contém 50% de Al2O3
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 Al2O3 contido reagiu?
Resolvido na sala de aula
Lixiviação da schelita ou da wolframita - CaO.WO3 ou FeO.WO3
Lixiviação de Minérios na forma de Óxidos
Com agentes oxidantes
21/8/18
Exemplos
hidrometalurgia
a) Produtos de tungstênio
• Metal - 10% do consumo
• WO3 – amarelo limão – pigmento para cerâmicas
• CaWO4 e MgWO4 – pó brando do revestimento interno dos
bulbos de lâmpadas fluorescentes
• Bronzes (Cu+Sn+outros) de tungstênio usados na fabricação
de tintas
• Na2WO4 e K2WO4 – indústrias do couro
• Na2WO4 e K2WO4 – precipitação de proteínas sanguíneas
(técnica de Folin-Wu)
• Na2WO4 e K2WO4 – dosagem gravimétrica do cálcio - (CaWO4)
hidrometalurgia
Aplicações
Tungstênio metálico
• Lâmpadas incandescentes
• Ponta da caneta esferográfica
Ligas de tungstênio
• W-Re • catalisadores
• Termopares
• Aços especiais - ferramentas
Cerâmicas
• WC
Ni-W - refinarias
hidrometalurgia
Aplicações
hidrometalurgia
Tungstênio
Fonte: Telma Monreal Cano – DNPM/Sede, e-mail: telma.cano@dnpm.gov.br
hidrometalurgia
Tungstênio
CaO.WO3
hidrometalurgia
Tungstênio
hidrometalurgia
Tungstênio
Processos de produção do tungstênio
Lixiviação da scheelita
Lixiviação de Minérios na forma de Óxidos hidrometalurgia
Tungsten: Today’s Technology
Raj P. Singh Gaur
• Lixiviação ácida
• Lixiviação alcalina
Lixiviação alcalina da
scheelita ou da
wolframita
Lixiviação de Minérios na forma de Óxidos hidrometalurgia
Tungsten: Today’s Technology
Raj P. Singh Gaur (NH4)10(H2W12O42).4H2O
Lixiviação de Minérios na forma de Óxidos
CaWO4(s) + 2HCl(aq) H2WO4(s) + CaCl2(aq)
H2WO4(s) + 2NH4OH(aq) (NH4)2WO4(aq) + 2H2O(l)
hidrometalurgia
Lixiviação ácida da
scheelita ou da
wolframita
Lixiviação de Minérios na forma de Óxidos hidrometalurgia
Lixiviação ácida da
scheelita ou da
wolframita
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 CaWO4. Além disto, o
concentrado possui 2 % de óxido férrico (Fe2O3). Para tratar 1 t deste concentrado,
são utilizados, para a primeira lixiviação, 2 m3 de solução de HCl e, para a segunda
lixiviação, 2 m3 de solução de NH4OH. 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
Lixiviação de Minérios na forma de Óxidos hidrometalurgia
Resolução do exercício
Lixiviação de minérios na forma de sulfetos
hidrometalurgia
Minérios sulfetados
importantes
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
Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
Vamos estudar o seguinte artigo
Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
Fe3+(aq) Cu2+(aq)
Casca
CuSFeS
Fe2+(aq)
Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
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 O2
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 FeCl3 (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
Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
Materiais e métodos
Resultados
Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
Lixiviação de minérios na forma de sulfetos hidrometalurgia
F I M
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