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XXVI Encontro Nacional de Tratamento de Minérios e Metalurgia Extrativa Poços de Caldas-MG, 18 a 22 de Outubro 2015 ESTUDO DA BIOLIXIVIAÇÃO DO REJEITO DA LIXIVIAÇÃO CONVENCIONAL DE MINÉRIO INTEMPERIZADO DE COBRE VISANDO RECUPERAÇÃO DESSE METAL REMANESCENTE NAS ESCALAS DE LABORATÓRIO E SEMIPILOTO BELLO, N.S. 1 , ROSSINI, G.A. 1,2 , OLIVEIRA, D.M. 1,2 , SOBRAL, L.G.S. 1 1 Centro de Tecnologia Mineral (CETEM/MCTI), e-mails: [email protected], [email protected], [email protected] 2 Universidade Federal do Rio de Janeiro. RESUMO Esta contribuição técnica teve como objetivo avaliar a eficiência da extração de cobre a partir de um rejeito da lixiviação ácida convencional de minério intemperizado a partir da utilização de ácido sulfúrico produzido biologicamente, in situ, pela bactéria Acidithiobacillus thiooxidans; bem como avaliar a lixiviação biológica de uma mistura constituída por minério primário e minério intemperizado de cobre utilizando consórcios de micro-organismos mesófilos e termófilos oxidantes de ferro e/ou enxofre. O estudo foi realizado em colunas de 0,60 m de altura por 0,10 m de diâmetro e, após 36 dias de experimento, extraiu-se 51,16% do cobre contido no minério intemperizado, indicando que é viável utilizar enxofre elementar como matéria prima para a produção de ácido pelos micro-organismos, e 20,37% do cobre presente na mistura de minérios. PALAVRAS-CHAVE: biolixiviação; cobre; minério intemperizado; minério primário. ABSTRACT This technical contribution aimed at evaluating the copper extraction efficiency out of a waste from the conventional leaching of weathered ore using sulphuric acid in situ biologically produced by the bacteria Acidithiobacillus thiooxidans; as well as to evaluate the biological leaching of a mixture of weathered and primary copper ores using consortia of iron and/or sulphur oxidizing mesophilic and thermophilic microorganisms. This study was accomplished in 0.60 metre high by 0.10 metre diameter columns. After 36 days of experiment, 51.16% of copper were extracted out of the weathered ore and 20.37% of copper present in the mixture of ores, indicating the feasibility of using the elemental sulphur as raw material for producing sulphuric acid by the aforementioned microorganism. KEYWORDS: bioleaching; copper; weathered ore; primary ore. 279

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XXVI Encontro Nacional de Tratamento de Minérios e Metalurgia Extrativa

Poços de Caldas-MG, 18 a 22 de Outubro 2015

ESTUDO DA BIOLIXIVIAÇÃO DO REJEITO DA LIXIVIAÇÃO CONVENCIONAL DE MINÉRIO INTEMPERIZADO DE COBRE

VISANDO RECUPERAÇÃO DESSE METAL REMANESCENTE NAS ESCALAS DE LABORATÓRIO E SEMIPILOTO

BELLO, N.S.1, ROSSINI, G.A.1,2, OLIVEIRA, D.M.1,2, SOBRAL, L.G.S.1 1Centro de Tecnologia Mineral (CETEM/MCTI), e-mails: [email protected],

[email protected], [email protected] 2Universidade Federal do Rio de Janeiro.

RESUMO Esta contribuição técnica teve como objetivo avaliar a eficiência da extração de cobre a partir de um rejeito da lixiviação ácida convencional de minério intemperizado a partir da utilização de ácido sulfúrico produzido biologicamente, in situ, pela bactéria Acidithiobacillus thiooxidans; bem como avaliar a lixiviação biológica de uma mistura constituída por minério primário e minério intemperizado de cobre utilizando consórcios de micro-organismos mesófilos e termófilos oxidantes de ferro e/ou enxofre. O estudo foi realizado em colunas de 0,60 m de altura por 0,10 m de diâmetro e, após 36 dias de experimento, extraiu-se 51,16% do cobre contido no minério intemperizado, indicando que é viável utilizar enxofre elementar como matéria prima para a produção de ácido pelos micro-organismos, e 20,37% do cobre presente na mistura de minérios. PALAVRAS-CHAVE: biolixiviação; cobre; minério intemperizado; minério primário. ABSTRACT This technical contribution aimed at evaluating the copper extraction efficiency out of a waste from the conventional leaching of weathered ore using sulphuric acid in situ biologically produced by the bacteria Acidithiobacillus thiooxidans; as well as to evaluate the biological leaching of a mixture of weathered and primary copper ores using consortia of iron and/or sulphur oxidizing mesophilic and thermophilic microorganisms. This study was accomplished in 0.60 metre high by 0.10 metre diameter columns. After 36 days of experiment, 51.16% of copper were extracted out of the weathered ore and 20.37% of copper present in the mixture of ores, indicating the feasibility of using the elemental sulphur as raw material for producing sulphuric acid by the aforementioned microorganism. KEYWORDS: bioleaching; copper; weathered ore; primary ore.

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Bello, N.S.; Rossini, G.A.R.; Oliveira, D.M.; Sobral, L.G.S.

1. INTRODUÇÃO O cobre é um metal que recebe grande destaque na mineração pela grande quantidade comercializada a cada ano (LME, 2014) e por possuir diversas aplicações, como, por exemplo, na produção de fios elétricos, na construção civil, na produção de moedas etc. A extração de cobre, a partir de minério intemperizado, se dá pela reação das espécies minerais constituintes da capa intemperizada do jazimento com solução de ácido sulfúrico, o que acarreta a disponibilização do cobre contido no minério na forma de sulfato de cobre. As Equações 1, 2 e 3 mostram como ocorre a solubilização dos minerais Cuprita, Azurita e Malaquita, respectivamente (DOMIC, 2001). OHCuSOSOHOOCu 24422 22222/1 (1)

OHCOCuSOSOHOHCOCu 224422233 4233)()( (2)

OHCOCuSOSOHOHCOCu 22442232 322)( (3)

Para extração de cobre a partir de sulfetos, utilizando rota hidrometalúrgica, é necessário um processo oxidativo, a exemplo da biolixiviação, onde micro-organismos capazes de oxidar sulfetos minerais promovem a solubilização do cobre conforme mostra as Equações 4, 5, 6 e 7, que resumem as reações de oxidação da calcopirita (CuFeS2), o sulfeto de cobre mais refratário encontrado na natureza. OHSOFeCuSOSOHOCuFeS 234244222 )(25,82 (4)

O sulfato férrico produzido na Equação 1 tem uma eficiente ação oxidativa sobre a calcopirita, solubilizando mais cobre (na forma de CuSO4), conforme a Equação 5, abaixo.

oSFeSOCuSOSOFeCuFeS 25)(2 443422 (5)

Além do sulfato de cobre, nota-se a formação de sulfato ferroso (FeSO4) e enxofre elementar (So), os quais são oxidados microbiologicamente à sulfato férrico e ácido sulfúrico, respectivamente (Equações 6 e 7).

OHSOFeSOHOFeSO 23424224 )(5,02 (6)

4222

02232 SOHOHOS (7)

Após o processo extrativo, a recuperação do cobre, a partir da solução, pode ser feita através da extração por solventes seguida de eletrorrecuperação. Os micro-organismos utilizados nos processos de biolixiviação são encontrados em ambientes onde ocorre extração de minérios, são acidófilos (vivem em ambientes ácidos), são quimiolitotróficos (obtém energia a partir da oxidação de compostos

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inorgânicos), autotróficos (pois executam a biossíntese de todos os constituintes celulares utilizando o dióxido de carbono como única fonte de carbono) e são classificados de acordo com a temperatura em que se desenvolvem: Mesófilos (até 40°C), Termófilos Moderados (40 a 55°C) e Termófilos Extremos (55 a 80°C) (SHIPPERS, 2007). A geração de ácido que ocorre, naturalmente, no leito mineral (Equação 7), não é suficiente para a manutenção do pH do meio em valores apropriados para o processo, ou seja, em valores inferiores a 3, evitando, assim, a precipitação de hidróxido férrico e a formação de jarosita. Por esta razão, é necessário manter o controle do processo que inclui o monitoramento do pH da solução que percola o leito mineral e a adição de ácido sulfúrico, sempre que necessário. O ácido sulfúrico utilizado nesse processo, geralmente advém da indústria química e, como a maioria das mineradoras se localiza distante dos centros industriais, esse ácido necessita ser transportado até o local de utilização, o que é uma operação de risco, pois esse transporte se dá, normalmente, por rodovias e, infelizmente, é comum a ocorrência de acidentes (ROSSINI, SOBRAL e OLIVEIRA, 2014). Uma vez que esse ácido chega à mineradora, ele necessita ser manipulado e armazenado aumentando, ainda mais, o risco da sua utilização. Considerando o exposto, dentre as alternativas que vêm sendo pesquisadas para redução dos custos de processo, e até mesmo para viabilização da exploração comercial de alguns jazimentos, está a utilização do processo biotecnológico de produção de ácido sulfúrico. A Equação 7, supramencionada, mostra a reação relevante dessa bio-oxidação que produz 530 kJ de calor por mol de enxofre oxidado à sulfato. Considerando a massa atômica dos elementos envolvidos na reação supramencionada nota-se que a bio-oxidação de 1 tonelada de enxofre produz cerca de 3 toneladas de ácido sulfúrico. De acordo com a quantidade de enxofre elementar que pode ser adicionado ao leito mineral, o ácido sulfúrico produzido, por meio do bio-processo, pode ser suficiente para promover a dissolução do cobre contido e se tornar uma alternativa para o processo de lixiviação ácida de minério intemperizado de cobre. Este estudo teve como objetivo extrair o cobre do minério intemperizado, com produção biológica, in situ, de ácido sulfúrico utilizando enxofre elementar em mistura com esses substratos minerais e consórcios de micro-organismos em experimentos realizados nas escalas de bancada e semipiloto. 2. MATERIAIS E MÉTODOS 2.1. Amostras minerais Neste estudo foi utilizada uma amostra de rejeito de minério intemperizado de cobre, oriundo de uma pilha de lixiviação ácida, e uma amostra de minério primário de cobre. Os sulfetos minerais presentes no minério primário, identificados por Difração de Raios-X e quantificados pelo método de refinamento de espectro multifásico total (método de Rietveld), são calcopirita (CuFeS2;2,1%) e bornita (Cu5FeS4; 0,9%) e, os minerais de cobre que constituem o minério intemperizado são Cuprita (Cu2O; 1,8%), Malaquita (Cu2(CO3)(OH)2; 0,1%) e Azurita (Cu3(CO3)2(OH)2; 0,9%). O teor de cobre no minério primário é de 1,3% e no rejeito de minério intemperizado é de 0,64%. Amostras representativas foram britadas para uso nos ensaios de lixiviação

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em coluna (3,36 - 12,7 mm) e cominuídas (0,105 - 0,149 mm) para utilização na adaptação dos micro-organismos e nos ensaios de lixiviação in vitro. 2.2. Micro-organismos Além de uma cultura de A. thiooxidans, foram utilizadas treze espécies de micro-organismos na composição de três consórcios: i) consórcio de micro-organismos mesófilos, cultivado a 30oC e composto pelas bactérias Acidithiobacillus ferrooxidans, Acidithiobacillus thiooxidans e Leptospirilum ferrooxidans; ii) consórcio de micro-organismos termófilos moderados, cultivado a 50oC, contendo as bactérias Sulfobacillus thermosulfidooxidans, Acidithiobacillus caldus, Acidimicrobium ferrooxidans e Sulfobacillus acidophilus; e iii) consórcio de micro-organismos termófilos extremos, cultivado a 68oC e composto pelas arqueas Acidanus brierlyi, Acidianus infermus, Metallosphaera sedula, Sulfolobulus metallicus, Sulfolobulus acidocalrius, Sulfolobulus shibatae. Para a manutenção periódica das linhagens foram realizados cultivos em meio de cultura 9K modificado (GARCIA Jr, 1991), o qual apresenta a seguinte composição (em g.L-1): (NH4)2SO4: 3,0 g.L-1; K2HPO4: 0,5 g.L-1

; MgSO4.7H2O: 0,5 g.L-1; KCl: 0,1 g.L-1; Ca(NO3)2 0,01 g.L-1; FeSO4.7H2O: 25 g.L-1; S° 10 g.L-1 e H2SO4 necessário para efetuar o ajuste de pH em 1,8. Preliminarmente à realização do experimento, tanto a cultura pura de A. thiooxidans quanto os consórcios microbianos foram submetidos ao processo de adaptação aos substratos minerais que ocorreu através do crescimento, a partir de subcultivos sucessivos, nos quais, a cada nova propagação, aumentava-se a razão sólido/líquido (minérios/meio de cultivo) no cultivo até que fosse atingida a relação sólido/líquido de 10% m/v. Uma vez adaptados, os cultivos foram utilizados nos ensaios de lixiviação in vitro (frascos agitados) e em coluna, que simula uma alíquota da pilha de lixiviação. 2.3. Determinação da massa de So adicionada ao sistema Antes de iniciar os experimentos de lixiviação, o consumo de ácido, pelos minérios, foi determinado como sendo equivalente a 14,1 kg H2SO4/tonelada de minério intemperizado e equivalente a 11,34 kg H2SO4/tonelada de minério primário. Esses valores foram provenientes de testes laboratoriais que consistiu em manter uma suspensão de 40 g de minério em 60 mL de água deionizada em pH 2,0 até estabilização. O consumo estequiométrico de enxofre é de 4,6 kg So/tonelada de minério intemperizado e 3,7 kg So/tonelada de minério primário. Convém ressaltar que esses minérios possuem, além das espécies carreadoras de cobre, outras espécies que, igualmente, consomem ácido, e que compõem a ganga dos minérios. Portanto, estima-se a necessidade de adicionar excesso de enxofre elementar ao leito mineral para assegurar o fornecimento de ácido até o final do experimento. 2.4. Experimentos de lixiviação 2.4.1. Ensaios de lixiviação in vitro Os ensaios de lixiviação in vitro foram realizados para avaliar a susceptibilidade desses minérios ao ataque microbiano. Os dados referentes a tais ensaios não serão mostrados neste artigo; contudo, convém comentar que esses ensaios

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forneceram uma rápida resposta mostrando que os cultivos utilizados foram capazes de promover a solubilização dos minerais constituintes dos minérios, seja pela atuação como agente oxidante ou como agente de oxidação de enxofre elementar na produção de ácido sulfúrico no sistema reacional. 2.4.2. Ensaios de lixiviação em colunas Os ensaios foram conduzidos em colunas confeccionadas em polipropileno com 60 cm de altura e 10 cm de diâmetro interno. A composição de cada ensaio está descrita na Tabela 1.

Tabela 1. Ensaios de lixiviação em colunas.

Minério

1S

o

Volume do tanque de lixívia

2Inóculo

Intemperizado 3 kg - 23 L A. thiooxidans (107

cels/g de minério) Intemperizado 3 kg 11,5

kg.t-1

23 L

Primário 3 kg 9,33 kg.t

-1

23 L Cultura Mista (107

céls/g de minério) Mistura

(Intemp.+Primário) 1,5 kg intemp.+1,5 kg

de primário 10,7 kg.t

-1

23 L Cultura Mista (107

céls/g de minério) 1Massa de enxofre equivalente a 2,5X a quantidade determinada, estequiometricamente, para cada

minério; 2Inóculo composto por células adaptadas (consórcios).

O enxofre elementar, previamente hidrofilizado, foi utilizado no recobrimento dos minérios de cobre na faixa granulométrica de 3,36 a 12,7 mm. O recobrimento foi feito com a carga mineral sendo girada no interior de um aglomerador inclinado, e a polpa de enxofre, contendo os micro-organismos, foi lentamente derramada sobre as partículas grosseiras do minério, resultando em uma camada uniforme de enxofre e micro-organismos sobre as partículas do minério. O volume de polpa de enxofre foi suficiente para proporcionar uma camada úmida de enxofre sem excesso de solução. Uma vez carregado de enxofre e micro-organismos, os minérios foram utilizados no preenchimento das colunas e, após um período de cura de 24 horas, iniciou-se a irrigação com solução ácida em pH 1,8 (23L de Meio MKM diluído: (NH4)2SO4 16,0 mg.L-1; MgSO4.7H2O 16,0 mg.L-1; K2HPO4 1,6 mg.L-1). A percolação da solução ocorreu de modo contínuo a partir do bombeamento, por bomba dosadora, da solução do tanque até topo da coluna numa taxa de 10 L/h/m2

.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO O crescimento microbiano e a oxidação de So nas colunas aumentou, gradativamente, a acidez da solução minimizando a necessidade da adição de ácido sulfúrico para manutenção do pH na faixa ácida desejada. A Figura 1 mostra a variação de pH nas colunas.

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Figura 1. Variação de pH nos ensaios de lixiviação em coluna.

Nota-se que no início do processo houve elevação do pH em todas as colunas e, visando evitar a precipitação de hidróxido férrico, que poderiam comprometer o sistema reacional, foi feita a correção do pH a partir da adição de ácido sulfúrico até que a lixívia atingisse pH 2,0. No ensaio de lixiviação do minério primário as adições foram feitas no tempo (em dias) 2, 3 e 8 totalizando um consumo de ácido equivalente a 12,51 kg de H2SO4 por tonelada de minério. O mesmo controle foi feito na coluna contendo a mistura de minério oxidado e primário, isto é, antes que significativa bio-oxidação ocorresse, foi necessário adicionar o equivalente a 11,05 kg ácido sulfúrico por tonelada minério para manter o pH 3, da lixívia abaixo de 3, sendo feito o ajuste de pH em 2, 3, 6, 8 e 10 dias de processo. Na coluna contendo minério intemperizado e A. thiooxidans, os micro-organismos oxidaram o So e a produção de H2SO4 ocorreu de modo gradativo ao longo do leito mineral. Nesse ensaio, foi necessário adicionar ácido apenas no primeiro dia de processo, totalizando um consumo equivalente a 0,79 kg de H2SO4 por tonelada de minério. Nota-se, nesse ensaio, que o pH se elevou até o décimo dia e, a partir desse período, os micro-organismos se encarregaram da produção de ácido fazendo com que o decréscimo ocorresse até pH 1,7. Na lixiviação ácida convencional o consumo de ácido foi equivalente a 5,58 kg de H2SO4 por tonelada de minério. A Figura 2 mostra a tendência da extração de cobre ao longo do tempo de processo.

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Figura 2. Tendência da extração de cobre ao longo do tempo de processo.

O aumento da acidez, a partir do décimo dia de teste, promoveu a intensificação do processo extrativo na coluna contendo minério intemperizado sendo extraído, até o 36o dia de processo, 51,16% do cobre contido. Comparativamente, no ensaio onde ocorreu a lixiviação ácida convencional extraiu-se 45,51% de cobre no mesmo período. Como pode ser observado, o processo extrativo com geração in situ de ácido sulfúrico foi mais efetivo do que a lixiviação convencional. Nesse caso, a produção in situ de ácido garantiu a oferta constante desse ácido por ocasião da ação oxidativa dos micro-organismos utilizados sobre o enxofre elementar evitando, em comparação com a lixiviação ácida convencional, o aumento súbito de pH com consequente formação de jarosita, goetita (FeOOH) e, ainda, no caso extremo, a formação de hidróxido férrico (Fe (OH)3), o que acarretaria a parada completa do processo extrativo. Em relação ao minério primário, o processo oxidativo aconteceu de forma menos intensa por se tratar de espécies minerais mais refratárias, como calcopirita que necessita de temperatura mais elevada para sua total dissolução. Nesse ensaio, foram extraídos 9,59% de cobre, provavelmente advindo de minerais que sofreram intemperismo durante o período de armazenamento, tornando mais fácil sua oxidação. Nesse caso, com a atuação dos micro-organismos termófilos, a tendência será de aumento da taxa de oxidação e consequente aumento na extração de cobre em função do tempo de processo. Extraiu-se 20,37 % de cobre do leito mineral constituído pela mistura de minérios intemperizado e primário. Assim, como nas demais colunas, foi observada a tendência de elevação da taxa de oxidação, com intensificação a partir do décimo dia, período da fase lag bacteriana e aumento na produção de ácido. 4. CONCLUSÕES Os micro-organismos utilizados no estudo foram adaptados às amostras

minerais;

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Embora não se tenha alcançada a máxima extração de cobre nas amostras ensaiadas, devido ao tempo experimental, observa-se uma tendência de continuidade dos processos extrativos;

A produção do ácido sulfúrico a partir do enxofre elementar se mostrou bastante atraente como alternativa à lixiviação química convencional, devido à geração de ácido em toda a extensão do leito mineral evitando, com isso, a possibilidade de hidrólise de íons férricos o que comprometeria a percolação da solução lixiviante;

Os resultados mostraram que é factível utilizar a mistura de minério intemperizado com minério primário visto que, durante a remoção da capa intemperizada, sempre ocorre o arraste de minério primário;

A produção de ácido a partir do enxofre elementar, adicionado nas colunas contendo minério primário e a mistura, não foi suficientemente rápida para suprir as necessidades de estabilização do pH, necessitando, com isso, de adições de ácido no início do processo.

5. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao CNPq pela concessão da bolsa de Capacitação Institucional e ao CETEM pela infraestrutura para o desenvolvimento da pesquisa. 6. REFERÊNCIAS DOMIC, E. M. Hidrometalurgia: fundamentos, procesos y aplicaciones, 1a edição, Santiago-Chile: Andros Impresores, 1000p. 2001. LME-London Metal Exchange. Disponível em <http://www.lme.com/>. Acesso em 02/08/2014. ROSSINI G. A.; SOBRAL L. G. S.; OLIVEIRA D. M. Lixiviação de Minério Intemperizado com produção in situ de ácido sulfúrico. XXII– Jornada de Iniciação Científica - CETEM, 2014. SCHIPPERS, A. Microorganisms involved in bioleaching and nucleic acid-based molecular methods for their identification and quantification. Em: DONATI, E. R; SAND, W. Microbial processing of metal sulfides. La Plata: Springer, Cap. 1, p. 3-33, 2007.

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EXTRAÇÃO DE METAIS PRECIOSOS A PARTIR DE SUCATA ELETRÔNICA, POR CIANETAÇÃO INTENSIVA E DE METAIS DE

BASE POR AÇÃO DE ÍONS FÉRRICOS PRODUZIDOS BIOLOGICAMENTE

SANTOS, A.L.A.M.1,2, BELLO, N.S.1, SOBRAL, L.G.S.1, OLIVEIRA, D.M.1

1Centro de Tecnologia Mineral (CETEM/MCTI), e-mails: [email protected],

[email protected], [email protected] 2Universidade Federal Fluminense (UFF-RJ), e-mail: [email protected]

RESUMO Devido ao crescente avanço tecnológico, os equipamentos eletrônicos são, muitas vezes, substituídos em um período de tempo cada vez mais curto causando o aumento gradual da geração de sucata eletrônica. O número total de elementos químicos encontrados nos resíduos eletrônicos, nos dias de hoje, pode alcançar um número significativo superior a 60 elementos diferentes, com distintas características físico-químicas, variando entre metais de base, metais preciosos, elementos de terras raras e elementos recalcitrantes, a exemplo de cádmio, chumbo, selênio etc. Existem várias rotas tecnológicas de processamento de sucatas eletrônicas para extração de metais preciosos e de base. Neste estudo, utilizou-se a cianetação intensiva para extração dos metais preciosos seguida de lixiviação férrica para extração dos metais de base. Nessa ultima etapa, o mecanismo empregado na dissolução de metais é o mecanismo indireto de biolixiviação no qual os íons férricos (Fe3+), produzidos biologicamente, oxidam alguns metais contidos nesse tipo de sucata, a exemplo do cobre, níquel e ferro. Após a oxidação, esses íons férricos são reduzidos aos íons ferrosos (Fe2+). O papel dos micro-organismos, nesse caso, é reoxidar o Fe2+ produzido à Fe3+ estabelecendo, dessa forma, um ciclo de reação. Os resultados experimentais confirmam a efetividade dos processos extrativos praticados. PALAVRAS-CHAVE: sucata eletrônica; bio-extração; metais preciosos; cianetação. ABSTRACT Due to the increasing technological advancement, the electronic equipment are often replaced in an ever shorter period of time causing a gradual increase in generating electronic scraps. The total number of chemical elements found in electronic waste, today, can achieve a significant number of more than 60 different elements, with different physico-chemical characteristics, ranging from base metals, precious metals, rare-earth elements and recalcitrant elements, such as cadmium, lead, selenium etc. There are several technological ways of processing electronic scrap for the extraction of precious and base metals. In this study, the intensive cyanidation was used for extracting precious metals followed by ferric leaching for extracting base metals. In this last step, the mechanism used in the dissolution of base metals is the indirect mechanism of bioleaching in which the ferric ions (Fe3+), generated biologically, oxidize metals out of this type of scrap, such as copper, nickel and iron. After that oxidizing process, these ferric ions are reduced back to ferrous ions (Fe2+). The role of microorganisms, in this case, is to re-oxidize the ferrous ions into ferric

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ions, establishing, this way, a reaction cycle. The experimental results confirm the effectiveness of the extractive processes practiced. KEYWORDS: electronic scraps; bio-extraction; precious metals; cyanidation.

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1. INTRODUÇÃO O termo lixo eletrônico, ou “e-lixo”, como é denominado por alguns, refere-se a todo rejeito oriundo do descarte de aparelhos eletrônicos, tais como: televisores, computadores pessoais — incluindo os seus componentes, como discos rígidos, placas-mãe etc — aparelhos celulares, entre outros. Esses equipamentos são constituídos por um grande número de metais, o que se configura em elevada carga quando expostos no meio ambiente e, além disso, o descarte de bens metálicos com elevado valor agregado. O descarte de equipamentos eletro-eletrônicos tem contribuído, consideravelmente, para o volume de lixo gerado na sociedade contemporânea. O setor apresenta uma fase de crescimento acelerado provocada pelos contínuos avanços tecnológicos, principalmente na área de Tecnologia da Informação (SANTOS E SILVA, 2010). Portanto, a obsolescência, cada vez mais acelerada, dos equipamentos utilizados neste setor, somado aos aparelhos defeituosos, aponta para uma elevação do número de descartes de artigos de origem eletrônica ocasionando o crescimento do volume de tais resíduos. A sucata eletrônica é uma mistura complexa de: a) metais preciosos (Ag, Au, Pd etc.), b) metais de base e metais especiais (Cu, Al, Ni, Zn, Sn, Fe, In, Sb, Bi etc.), c) metais que inspiram grande preocupação (Hg, Be, Pb, Cd, As etc.), d) Halogêneos (Br, F, Cl etc.), e) plásticos e outros compostos orgânicos, f) vidro e material cerâmico. Os aparelhos eletrônicos modernos podem conter acima de 60 elementos que representam alto risco ao meio ambiente se descartados em aterros sanitários ou se tratados de forma inadequada. Grande parte dos metais tóxicos e metais valiosos estão presentes nas placas dos circuitos eletrônicos. Essa sucata eletrônica se configura como uma fonte substancial desses metais para o futuro se constituindo como uma mineração de superfície ou uma “Mineração Urbana”. O método convencional para tratamento de resíduos eletrônicos tem sido, até bem pouco tempo, a disposição final destes em aterros sanitários e/ou incineração (KANG & SCHOENUNG, 2005). A necessidade de locais para serem utilizados como destino final tem acarretado uma sobrecarga constante ao meio ambiente (KANG & SCHOENUNG, 2005). Sendo assim, inúmeras técnicas utilizadas para o tratamento de sucatas eletrônicas foram desenvolvidas com o intuito de reduzir o grande volume característico das mesmas (HUANG, K. et al., 2009). Além da compactação, muitos trabalhos de pesquisa foram realizados visando à disposição final de sucatas eletrônicas sob uma forma que minimizasse, principalmente, a disponibilização dos metais constituintes por processo de cianetação para extração dos metais preciosos e de lixiviação química ou por atuação microbiológica para extração de metais de base (HE, W., et al., 2006). Na extração de metais de base por processo biotecnológico os micro-organismos são os responsáveis pela geração de agente oxidante no sistema reacional (Fe3+) a partir da oxidação de Fe2+ que pode ser adicionado ao sistema tanto na forma solúvel (FeSO4.7H2O) ou insolúvel (FeS2). Brandl et al. (2001), Ilyas et al. (2007), e Yang et al. (2009) demonstraram, em estudos nos quais foram empregados micro-organismos acidófilos mesofílicos e termofílicos, que metais podem ser recuperados de placas de circuitos impressos através da lixiviação microbiana. O mecanismo de

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dissolução dos metais contidos em sucatas eletrônicas é muito semelhante ao mecanismo de dissolução de sulfetos minerais, a exemplo da oxidação do cobre (Equação 1) na qual o Fe3+

, produzido biologicamente, oxida o cobre metálico a Cu2+. O papel do micro-organismo, nesse caso, é reoxidar o Fe2+ produzido a Fe3+ estabelecendo, dessa forma, um ciclo de reação.

2𝐹𝑒3+ + 𝐶𝑢0 → 𝐶𝑢2+ + 2𝐹𝑒2+ (1) Os micro-organismos capazes de promover a oxidação de Fe2+ são acidófilos, quimiotróficos (obtêm energia a partir da oxidação de compostos inorgânicos), autotróficos (executam a biossíntese de todos os constituintes celulares utilizando o dióxido de carbono (CO2) como única fonte de carbono) e são classificados de acordo com a temperatura em que se desenvolvem, distinguindo-se em: mesófilos (até ~40o C), termófilos moderados (~40 - ~55o C) e termófilos extremos (~55 - ~80oC) (SHIPPERS, 2007). Este estudo teve por objetivo definir rotas de processamento de sucata eletrônica visando à extração de metais preciosos, por cianetação intensiva, utilizando agentes oxidantes distintos, e metais de base pela utilização de íons férricos gerados biologicamente. 2. MATERIAL E MÉTODOS Inicialmente, foram coletadas partes, visivelmente, ricas em metais preciosos, por meios físicos, a partir de placas de circuitos de computadores inservíveis. Em seguida, uma amostra representativa dessas partes foi devidamente digerida para a quantificação dos metais constituintes, os preciosos (i.e., ouro, prata e paládio) e os metais de base mais abundantes (i.e., Cu, em especial, Al, Ni, Zn, Sn, Fe, In, Sb, Bi etc.). Para o processo extrativo dos preciosos, uma amostra do material selecionado foi colocada em uma coluna de acrílico por onde um fluxo ascendente de solução cianídrica aerada, em distintas concentrações de cianeto, proveniente de um reator de vidro, com volume útil de 1 litro, permeava esse leito retornando, continuamente, para esse reator. Nesses testes as concentrações iniciais de cianeto em solução foram de 2,5, 5,0, 7,5 e 10 g.L-1. De posse dos resultados de extração, utilizando ar comprimido como fonte de oxigênio, agente oxidante, outros testes de cianetação intensiva, utilizando as condições que propiciaram a maior eficiência extrativa dos preciosos, utilizando, dessa vez, peróxido de hidrogênio como agente oxidante adicional. Por último, após realização dos referidos testes de cianetação, o material metálico remanescente foi finamente fragmentado, pelo uso de um moinho de anéis. Uma amostra representativa desse material fragmentado foi utilizada, como substrato mineral, nos testes de bio-extração dos metais supramencionados, por um mecanismo indireto, utilizando uma solução sulfúrica contendo íons férricos (agente oxidante), gerados pela oxidação biológica de íons ferrosos presentes na solução lixiviante. O experimento de bio-extração de metais foi conduzido em frascos Erlenmeyer com capacidade para 250 mL, contendo 5 g sucata, 90 mL de solução MKM diluída [(NH4)2SO4: 0.08 g.L1; MgSO4.7H2O: 0.08 g.L-1; K2HPO4: 0.008 g.L-1)] pH 1,5, 5 mL de Acidithiobacillus ferrooxidans e 5 mL de Leptospirillum ferrooxidans. Os ensaios foram realizados em triplicatas e, o controle foi feito em frascos nos

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quais não foram adicionados micro-organismos. Os frascos foram submetidos à agitação orbital de 150 rpm e temperatura de 35oC por um período de 300 minutos. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO As Equações 2 e 3, a seguir, traduzem o processo de dissolução dos metais preciosos, ouro em particular, pela ação conjunta de cianeto, agente complexante, e oxigênio, agente oxidante.

2𝐴𝑢𝑜 + 4𝐶𝑁− + 𝑂2 + 2𝐻2𝑂 ↔ 2𝐴𝑢(𝐶𝑁)2− + 𝐻2𝑂2 + 2𝑂𝐻− (2)

2𝐴𝑢𝑜 + 4𝐶𝑁− + 𝐻2𝑂2 ↔ 2𝐴𝑢(𝐶𝑁)2− + 2𝑂𝐻− (3)

Como pode ser visto, das reações acima, ocorre, num primeiro estágio, o início do processo de dissolução desses metais com geração de peróxido como intermediário da reação e, com a continuidade da cianetação, esse peróxido, juntamente com o cianeto livre se encarregam de dar seguimento ao referido processo de dissolução. Essas mesmas reações ocorrem, igualmente, quando da dissolução dos demais preciosos. A Figura 1 mostra a influência do aumento da concentração de cianeto no processo de dissolução de ouro em testes de cianetação com duração de 2 horas.

Figura 1. Influência da concentração de cianeto na dissolução de ouro.

Como pode ser observado nessa Figura, ocorre uma intensificação na extração de ouro à medida que se aumenta a concentração inicial de cianeto. Entretanto, com o aumento continuado dessa concentração o processo extrativo diminui, sensivelmente, a sua efetividade visto que ocorre uma diminuição da solubilidade do oxigênio em função do aumento da salinidade do meio. Dessa forma, ficou claro que não é vantajoso ultrapassar a concentração inicial de 5g.L-1 em cianeto visto que em concentrações mais elevadas a eficiência da extração de ouro decresceu sem considerar o gasto excessivo deste reagente que possui custo elevado.

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Santos, A.L.A.M.; Bello, N.S.; Sobral, L.G.S.; Oliveira, D.M.

Em seguida, um teste de cianetação intensiva foi realizado, desta vez fixada a concentração de cianeto inicial em 5g.L-1, com a adição periódica de peróxido de hidrogênio 10M (30 volumes). Durante o teste, foram adicionados 5ml de H2O2 a cada 12 minutos, durante a primeira hora de teste. A Figura 2 mostra a influência dessa adição de peróxido na dissolução de ouro.

Figura 2. Influência da adição de peróxido na dissolução de ouro.

Como pode ser visto na Figura acima, ao comparar os dados do teste sem a adição de peróxido com os do teste com a adição continuada de peróxido, constata-se que ouve um amento na extração de ouro em função da total miscibilidade do peróxido na fase aquosa. Ressalta-se que com a continuidade da adição desse agente oxidante a reação concorrente de degradação de cianeto passa a ser perceptível, conforme expressada na Equação 4.

𝐶𝑁− +𝐻2𝑂2 → 𝐶𝑁𝑂− +𝐻2𝑂 (4)

Com relação à dissolução dos metais de base, pode ser observado que a ação dos íons férricos se mostra efetiva na dissolução desses metais, como mostrado na Figura 3 que destaca a evolução do processo bio-extrativo dos metais mais abundantes na amostra ensaiada, o Cu e Ni.

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Figura 3. Bio-extração de cobre e níquel.

Após 5 horas de experimento, extraíram-se 41,89% de cobre e 72,06% de níquel contido nas placas dos circuitos impressos remanescente do processo de cianetação. 4. CONCLUSÕES Como pode ser depreendido dos testes realizados na extração dos metais preciosos, por cianetação intensiva, e dos metais de base por ação de íons férricos gerados biologicamente, pode-se concluir que:

O aumento da concentração de cianeto, durante a extração dos metais preciosos, se mostrou efetivo até o comprometimento da solubilidade do oxigênio dissolvido, agente oxidante, que ocorreu após a adição de quantidades superiores aos 5 g.L-1;

A adição de peróxido, agente oxidante de total miscibilidade no meio reacional, se mostrou efetiva, intensificando o processo de dissolução dos preciosos; entretanto, com a continuidade dessa adição, deu-se início ao processo de degradação do cianeto livre, reação concorrente ao processo de cianetação dos metais preciosos;

A bio-extração dos metais de base pelos íons férricos, gerados a partir da oxidação dos íons ferrosos, por ação dos micro-organismos utilizados, se mostrou bastante espontânea e, certamente, ocorrerá na íntegra com a continuidade desse processo bio-extrativo.

5. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao CNPq pela concessão da bolsa de iniciação científica e ao CETEM/MCTI pela infraestrutura para realização do estudo.

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Santos, A.L.A.M.; Bello, N.S.; Sobral, L.G.S.; Oliveira, D.M.

6. REFERÊNCIAS BRANDL, H., BOSSHARD, R., WEGMANN, M. Computer-munching microbes: metal leaching from electronic scrap by bacteria and fungi. Hydrometallurgy, v. 59, p.319-326, 2001. HE, W., LI, G., MA, X., WANG, J., XU, M. & HUANG, C. WEEE recovery strategies and the WEEE treatment status in China. Journal of Hazardous Materials B136 (2006) 502-512. HUANG, K., GUO, J. & XU, Z. Recycling of waste printed circuit boards: A review of current technologies and treatment status in China. Journal of Hazardous Materials 164 (2009) 399-408. ILYAS, S., ANWAR, M. A., NIAZI, S. B., GHAURI, M. A. Bioleaching of metals from electronic scrap by moderately thermophilic acidophilic bacteria. Hidrometallurgy, v. 88, n.1-4, p.180-188, 2007. KANG, H.-Y. & SHOENUNG, J. M. Electronic waste recycling: A review of U. S. infrastructure and technology options. Resources Conservation & Recycling 45 (2005) 368-400. MAGALHÃES, L. E. Estado do Rio tem 98 lixões irregulares. O GLOBO ONLINE, Rio de Janeiro, 18 de abril de 2010. Disponível em: < http://oglobo.globo.com/rio/ >. Acesso em 18/08/2010. SANTOS, F. H. S; SOUZA, C. E. G., Resíduos de origem eletrônica. Série de Tecnologia Mineral, Rio de Janeiro: CETEM/MCTI, 2010. SCHIPPERS, A. Microorganisms involved in bioleaching and nucleic acid-based molecular methods for their identification and quantification. Em: DONATI, E. R.; SAND, W. Microbial processing of metal sulfides. La Plata: Springer, Cap. 1, p. 3-33, 2007; YANG, T., XU, Z., WEN, J., YANG, L. Factors influencing bioleaching copper from waste printed circuit boards by Acidithiobacillus ferrooxidans. Hydrometallurgy, v. 97, n.1-2, p. 29-32, 2009.

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LIXIVIAÇÃO ÁCIDA DE MINÉRIO INTEMPERIZADO DE COBRE COM PRODUÇÃO BIOLÓGICA, IN SITU, DE ÁCIDO SULFÚRICO

OLIVEIRA, D.M.1,2, SOBRAL, L.G.S.2, ROSSINI, G.A.1,2, OLSON, G., OLSON, S.,

SÉRVULO, E.F.C.1 1Universidade Federal do Rio de Janeiro.

e-mails: [email protected], [email protected] 2Centro de Tecnologia Mineral, e-mails: [email protected], [email protected]

RESUMO Este estudo analisa o potencial para uso do ácido sulfúrico produzido por processo biológico na lixiviação de um minério brasileiro contendo 0,64% de cobre que ocorre, majoritariamente, como brocantita, Cu4SO4(OH)6 e como malaquita, Cu2CO3(OH)2. Primeiramente foram feitos ensaios de lixiviação do minério aglomerado com enxofre elementar e micro-organismos oxidantes de enxofre. A extração de cobre foi mais eficiente no minério inoculado em um sistema que continha 6,67 kg de enxofre por tonelada de minério, em comparação com sistema não inoculado, sem adição de enxofre e com a adição de ácido sulfúrico em quantidade suficiente para manter o pH em 2,0. Após 9 semanas de biolixiviação o percentual máximo de extração de cobre foi de 88% no sistema no qual foi adicionado 13,3 kg de enxofre por tonelada de minério. A extração de cobre foi mais eficiente quando o enxofre foi uniformemente distribuído no leito mineral a despeito da adição de enxofre apenas no topo da coluna de lixiviação. PALAVRAS-CHAVE: biolixiviação; minério intemperizado; enxofre elementar. ABSTRACT This study aims at analyzing the potential of using sulphuric acid produced by biological process for leaching a Brazilian ore bearing 0.64% of copper, which occurs mostly as brochantite, Cu4SO4.(OH)6 and as malachite, Cu2CO3 (OH)2. First trials were made for leaching the ore that was agglomerated with elemental sulphur and sulphur oxidising microorganisms. The copper extraction was more efficient out of the ore inoculated in a system containing 6.67 kg of sulphur per tonne of ore, compared with non-inoculated one, without adding sulphur and with the addition of sulphuric acid just enough to maintain the pH in 2.0. After 9 weeks of bioleaching the maximum copper extraction was 88% on the system where 13.3 kg of sulphur per tonne of ore was added. The extraction of copper was more efficient when the sulphur was evenly distributed in the mineral bed despite the addition of sulphur only at the top of the leaching column. KEYWORDS: bioleaching; weathered ore; elemental sulphur.

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1. INTRODUÇÃO O cobre é amplamente utilizado nos mais diversos fins. O interesse na extração e obtenção desse metal é evidente, assim como a necessidade que o processo utilizado para sua obtenção seja uma técnica economicamente viável. Uma das rotas industriais mais utilizadas na obtenção do cobre é a lixiviação. Nos processos convencionais, uma solução ácida (H2SO4) é utilizada como agente lixiviante na extração de cobre a partir de minérios intemperizados (SCHLESINGER et. al., 2011). Nesse processo, ocorre um grande consumo de ácido, que pode, em muitos casos, tornar essa rota extrativa economicamente inviável. Nesse contexto, a busca por alternativas viáveis que reduzam o custo do processo se torna promissora. A bactéria Acidithiobacillus thiooxidans tem grande destaque no ramo da bio-hidrometalurgia por ser capaz de oxidar enxofre elementar e, como consequência, produzir ácido sulfúrico (OLIVEIRA et.al., 2010; MADIGAN et. al., 2004). A Equação 1 mostra a reação que representa tal bio-oxidação.

𝑆𝑜 + 1,5𝑂2 + 𝐻2𝑂 → 𝐻2𝑆𝑂4 (1) Considerando a massa atômica dos elementos envolvidos na reação acima nota-se que a bio-oxidação de 32g de enxofre produz 98g de ácido sulfúrico. De acordo com a quantidade de enxofre elementar adicionado ao leito mineral, a produção de ácido, por esse micro-organismo, pode ser suficiente para promover a dissolução do cobre contido e se tornar uma alternativa para o processo de lixiviação ácida de minério intemperizado de cobre. O presente trabalho tem como objetivo realizar a lixiviação de minério intemperizado de cobre utilizando ácido sulfúrico produzido a partir da oxidação do enxofre elementar por Acidithiobacillus thiooxidans. 2. MATERIAL E MÉTODOS 2.1. Amostra mineral Nesse estudo foi utilizado um minério intemperizado de cobre prospectado por uma mineração brasileira. Após procedimentos de secagem, britagem e moagem, separou-se a fração compreendendo tamanhos de partículas entre 0,105 e 0,149 mm para utilização na caracterização tecnológica simplificada, na adaptação dos micro-organismos e nos experimentos de lixiviação in vitro (frascos agitados). Para o experimento em coluna, utilizou-se amostras com tamanho de partícula entre 3,36 e 12,7 mm. A amostra continha 0,64% de cobre, determinado por absorção atômica, após digestão ácida de uma amostra representativa. A análise por Difração de raios-X mostrou que o cobre se encontra na composição da brocantita (Cu4SO4(OH)6) e da malaquita (Cu2CO3(OH)2). O consumo de ácido do minério foi determinado pela adição de ácido sulfúrico 0,5 M a uma suspensão de minério pulverizado (40 g) em água (60 mL) num Becker de 100 ml, até a estabilização do pH da suspensão em 2. 2.2. Micro-organismos e condições de cultivo Utilizou-se, nesse estudo, uma cultura pura de A. thiooxidans (FG01), isolado a partir de um efluente ácido de uma mina de urânio (GARCIA Jr., 1991). Previamente à realização dos ensaios, a cultura foi submetida ao processo de adaptação ao

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substrato mineral que consistiu em diversos cultivos (subculturas sucessivas) realizados em frascos Erlenmeyers contendo meio de cultura MKM (SILVA, LASTRA & BUDDEN, 2003) como fonte de nutrientes ((NH4)2SO4: 0,8 g.L-1; MgSO4.7H2O: 0,8 g.L-1; K2HPO4: 0,08 g.L-1, pH 2,8), enxofre elementar (10 g.L-1) como fonte de energia e o minério de cobre. A quantidade de minério adicionada ao cultivo foi sendo aumentada, gradativamente, a cada propagação, isto é, a cada nova subcultura, iniciando-se com 0,1% m/v, sendo o objetivo alcançar a relação 10% m/v. O inóculo bacteriano foi adicionado, em cada subcultura, em uma relação de 10% v/v. O crescimento foi observado após um período de 5 a 7 dias de incubação em mesa agitadora com agitação orbital de 150 rpm e sob temperatura de 30oC. O número de células em solução foi determinado por contagem direta em microscópio óptico com contraste de fase utilizando a câmara de Thoma. As propagações eram realizadas após detecção, no cultivo, de pelo menos 107 células.ml-1.

2.3. Experimento in vitro (frascos agitados) O experimento foi conduzido em frascos Erlenmeyers com capacidade para 500 mL, contendo 8 g de minério intemperizado de cobre, 0,11 g de enxofre elementar, 180 mL de solução MKM diluída em pH 1,8 e 20 mL de cultivo de A. thiooxidans previamente adaptado ao minério. Os ensaios foram realizados em triplicatas e, de modo a estabelecer uma comparação com a lixiviação química convencional, foram feitos ensaios isentos de So e de micro-organismos. Os ensaios foram submetidos à agitação orbital de 150 rpm e temperatura de 30oC por um período de 7 dias. O experimento foi realizado em triplicata e a perda de água, por evaporação, foi estimada pela perda de massa e compensada pela adição de água deionizada. O monitoramento do experimento consistiu em medidas de pH e potencial redox e da determinação das concentrações de sulfato e cobre em solução. 2.4. Experimento de lixiviação em coluna Para o experimento de lixiviação em coluna foram utilizadas duas colunas de acrílico de 9,5 cm de diâmetro e 60 cm de altura. Uma coluna foi preenchida com 3 kg de minério previamente aglomerado com 100 mL de uma suspensão constituída de 20 gramas de enxofre elementar e 107 células/g de minério. A outra coluna, denominada controle, simulando uma lixiviação convencional, foi preenchida apenas com 3 kg de minério previamente umedecido com solução ácida (sulfúrica) em pH 2,0. Após o carregamento, ambas as colunas foram submetidas a uma cura de 24 horas antes que a irrigação, com 3 litros de solução, fosse iniciada. As colunas foram irrigadas, de modo contínuo, por gotejamento no topo do leito mineral numa taxa de 10 L/h/m2. A solução ácida utilizada, recirculada na coluna contendo enxofre e A. thiooxidans, continha os sais inorgânicos (meio de cultura MKM) como fonte de nutrientes. No ensaio controle foi recirculada água deionizada mantida em pH 2,0 pela adição de solução de H2SO4 5M. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1. Experimento de lixiviação in vitro (frascos agitados)

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Oliveira, D.M.; Sobral, L.G.S.; Rossini, G.A.; Olson, G.; Olson, S.; Sérvulo, E.F.C.

Conforme mostra a Figura 1ª, após 7 dias de processo, obteve-se 91,4% de extração de cobre no ensaio onde foi adicionado enxofre elementar e A. thiooxidans. No ensaio no qual não foi adicionado So, a extração de cobre foi de 51,7% após o mesmo período de tempo. Esses resultados experimentais indicam a possibilidade de condução de um processo de lixiviação de minério intemperizado sem a adição de ácido sulfúrico, apenas com a adição de So. As concentrações de sulfato nas soluções corroboram essa afirmação, pois é o indicativo da produção de ácido sulfúrico no sistema reacional. Ressalta-se que no ensaio denominado lixiviação convencional não foi realizada a adição de ácido; por esta razão, a variação de pH pode ter permitido que ocorresse a precipitação de hidróxidos de ferro, o que explica o decréscimo na concentração de sulfato (Figura 1b).

Figura 1. Extração de cobre (A) e concentração de sulfato (B) nos ensaios de lixiviação em frascos agitados.

A variação do potencial redox (dados não mostrados) mostrou que a oxidação de So

ocorreu desde o primeiro dia de processo, pois o potencial redox aumentou de modo gradativo, chegando a 808 mV vs. (EPH) no sétimo dia de teste.

3.2. Experimentos de lixiviação em coluna O crescimento microbiano e a oxidação de So na coluna inoculada com A. thiooxidans aumentou a acidez da solução resultando em maior extração de cobre quando comparada à coluna que simulou uma lixiviação convencional. As concentrações de cobre nas soluções atingiram valores de 6,6 g.L-1 na coluna inoculada e 5,1 g.L-1 na coluna onde ocorreu uma lixiviação convencional (Figura 2a).

(a) (b)

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Figura 2. Concentração de cobre (a) e variação de pH (b) em função do tempo nos ensaios de lixiviação em coluna. O ácido foi adicionado na solução que percolava a coluna denominada controle (H2SO4). Os valores de pH mostrados são referentes às medidas realizadas antes da

adição do ácido.

O pH da lixívia proveniente da coluna inoculada diminuiu para um valor mínimo em torno de 1,7 resultado da oxidação do enxofre elementar (Figura 2b). No entanto, no início do processo, antes que significativa bio-oxidação ocorresse, foi necessário adicionar o equivalente a 0,79 kg ácido sulfúrico por tonelada minério para manter a acidez da lixívia abaixo de pH 3,0, para se evitar a hidrólise de Fe3+. A Tabela 1 mostra os percentuais de extração de cobre considerando no cálculo o teor de cobre na amostra original, o teor de cobre na amostra remanescente do processo e toda a massa de cobre removida desde o início do processo.

Tabela 1. Resumo da extração de cobre no experimento realizado em colunas.

Bactéria inoculação

Dias de operação

So, kg.t

-1 de

minério H2SO4, kg.t

-1 de

minério Extração de Cu

(%)

A. thiooxidans 54 6.67 0.79 74.2 Não inoculado 48 0 7.18 48.9

O pH da lixívia irrigando a coluna, onde ocorreu a lixiviação convencional, foi mantido em 2,0 pelas adições ocasionais de ácido sulfúrico na solução lixiviante. A extração de cobre após 48 dias foi de 48,9% e um total de 7,18 kg H2SO4/tonelada de minério foi adicionado para manter o pH em 2,0. Com base na concentração de sulfato, tem-se que 76% do So adicionado ao leito mineral foi bio-oxidado. 4. CONCLUSÕES Após 54 dias de lixiviação de minério intemperizado em coluna, extraiu-se

74,2% de cobre utilizando ácido sulfúrico produzido por A. thiooxidans;

Essa rota tecnológica é promissora para a lixiviação de minérios de cobre que contêm cobre solúvel em ácido (minério intemperizado) e é uma alternativa muito interessante que pode ser utilizada em locais onde o transporte de ácido sulfúrico é perigoso e/ou dispendioso e um fornecimento local de enxofre elementar esteja disponível.

(a) (b)

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5. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem a CAPES pela concessão da bolsa de doutorado, ao PIBIC/CNPq pela bolsa de IC e ao CETEM pela infraestrutura para realização desse estudo. 6. REFERÊNCIAS Garcia JR., O. Isolation and purification of Thiobacillus ferrooxidans and Thiobacillus thiooxidans from some coal and uranium mines of Brazil. Revista de Microbiologia, v. 20, p.1-6, 1991. Madigan, M., T., Martinko, J., M., Parker, J. Microbiologia de Brock, 10ª Ed. São Paulo: Prentice Hall: 2004. Oliveira D. M.; Sérvulo E. F. C.; Sobral L. G. S.; Peixoto G. H. C. Biolixiviação: utilização de microrganismos na extração de metais. Série de Tecnologia Ambiental. Rio de Janeiro: CETEM/MCT, 2010. 38p. Schlesinger, M. E., King M. J., Sole K.C., Davenport W. G., Chapter 15 –Hydrometallurgical Copper Extraction: Introduction and Leaching in Extractive Metallurgy of Copper (Fifth Edition), Pages 281–322, 2011. Silva G., Lastra M.R., Budden J.R. Electrochemical passivation of sphalerite during bacterialoxidation in the presence of galena Minerals Engineering, v16, 199–203, 2003.

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