hidrometalurgia e eletrometalurgia · lixiviação • métodos de lixiviação • lixiviação no...
Post on 04-Jun-2018
247 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• 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
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de 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
• bons resultados → aplicada em minérios de altos teores
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• 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 solução-mãe.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• 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
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação no local (“in situ”)
• Técnica de pulverização
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação no local (“in situ”)
• Técnica de injeção
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação no local (“in situ”)
• Exemplo: extração de depósitos subterrâneos de sais solúveis, como NaCl, NaSO4 e trona (Na3HCO3CO3.2H2O), além de minérios de cobre e urânio.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação no local (“in situ”)
• Exemplo de lixiviações “in situ”
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Depósito Teores Agente lixiviante
Cobre alto e baixo H2SO4
Urânio baixoH2SO4 + NaClO3 e (NH4)2CO3 + H2O2
Potassa alto Água
Sulfato de sódio alto Água
Trona alto Água
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação no local (“in situ”)
• A presença de pirita (FeS2) nos minérios de cobre aumenta a taxa de lixiviação devido a sua oxidação (reação exotérmica) e consequente formação de H2SO4 e Fe2(SO4)3.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• 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.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de 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.
• 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.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de 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
• perdas do agente lixiviante por evaporação, vazamento de solução na base da pilha e estabelecimento de caminhos preferenciais (“channelling”)
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação em pilha ou em depósito (“heap” ou “dump”)
• Exemplos de lixiviações em pilha
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Depósito Teores Agente lixiviante
Piritas contendo Cu, Zn e Pb
alto Água
Óxido de cobre baixo ou altoH2SO4 diluído
Urânio baixo H2SO4 diluído + Ar
Ouro baixo NaCN + Ar
Lixiviação
• Métodos de 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.
• Nos materiais que apresentam partículas de tamanhos desiguais, ocorre a compactação das partículas menores nos espaços entre as maiores, obstruindo canais de escoamento.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação por percolação ou cuba (vat)
• Logo, a extração torna-se lenta com formação de caminhos preferenciais → processo insatisfatório com formação de muita lama.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• 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.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• 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.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação por percolação ou cuba (vat)
• Capacidade média dos tanques: 12000 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.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação por percolação ou cuba (vat)
• Vantagens:
• baixo custo de reagente
• produção de soluções com elevadas concentrações
• eliminação de operações onerosas (decantação e filtração)
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação por percolação ou cuba (vat)
• Tanque empregado na lixiviação por percolação:
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• 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.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação em polpa ou agitada
• Esse processo é empregado nas seguintes condições:
• teor do minério de alimentação relativamente alto;
• 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;
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• 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
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• 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).
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de 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.
• 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.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação em polpa ou agitada
• Esse método de lixiviação pode ocorrer a pressão ambiente ou sob pressão.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação em polpa ou agitada
• A pressão ambiente:
• Pode ser conduzida:
• em vasos abertos ou fechados em temperaturas ambiente ou moderadas
• 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.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de 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
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• 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;
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• 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.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação em polpa ou agitada
• Sob pressão
• na ausência de ar ou oxigênio:
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Pressão (atm) Temperatura (°C)
1 100
6 159,2
10 180,3
16 201,9
20 213
Lixiviação
• Métodos de 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;
• a pressão parcial de oxigênio é parâmetro de controle da taxa de lixiviação;
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
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;
• O2 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 e teluretos
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Processo de cura
• Utilizado quando a lixiviação agitada torna-se 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.
• Pode ser conduzida em digestores ou em fornos rotativos.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de 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 H2SO4 concentrado.
• Os sólidos finamente divididos são misturados ao ácido. A mistura é aquecida com vapor (180°C), em pressão elevada, para iniciar a reação.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• 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”.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• 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.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Processo de cura
• Exemplo de utilização: tratamento da areia monazítica (contem metais pesados) com H2SO4 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.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Processo de cura
• Representação do forno rotativo:
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
top related