Separação física de materiais em Placas de Circuito Impresso em fim de vida

Ana Sofia Cabrita Gaspar

Dissertação de Mestrado para obtenção do Grau de Mestre em

Engenharia de Materiais

Orientadores

Professora Fernanda Maria Ramos da Cruz Margarido

Professor Carlos Alberto Alonso da Costa Guimarães

Júri

Presidente: Professora Maria de Fátima Reis Vaz

Orientadora: Professora Fernanda Maria Ramos da Cruz Margarido

Vogal: Doutor Carlos Alberto Gonçalves Nogueira

Novembro de 2014

ii

[…]

Eu queria agradecer-te, Galileo,

A inteligência das coisas que me deste.

Eu,

E quantos milhões de homens como eu

A quem tu esclareceste,

Ia jurar – que disparate, Galileo!

— E jurava a pés juntos e apostava a cabeça

Sem a menor hesitação –

Que os corpos caem tanto mais depressa

Quanto mais pesados são

[…]

António Gedeão, “Poema para Galileo”, Linhas de Força, 1967

iii

Agradecimentos

O presente trabalho de tese de mestrado foi efectuado com a colaboração de diversas

pessoas, fundamentais para a sua elaboração.

Gostaria de começar por agradecer à Professora Doutora Fernanda Margarido,

orientadora desta tese, pela disponibilidade, incentivo, compreensão e apoio constantes, bem

como pelo rigor e conhecimento científico com que sempre me acompanhou.

Gostaria de agradecer ao Professor Doutor Carlos Guimarães, orientador da tese, pela

disponibilidade, compreensão, incentivo e apoio constantes, bem como pelo rigor e

conhecimento científico com que sempre me acompanhou.

Agradeço ao Doutor Carlos Nogueira, pela ajuda que me proporcionou durante os dias

que passei no LNEG a fazer as várias análises químicas.

Ao Professor Doutor Fernando Durão, agradeço pelo apoio prestado durante a

elaboração desta tese.

Aos meus pais, agradeço, por serem os pais que são, por serem o meu porto de

abrigo, pelo esforço, pelo constante apoio incondicional e por estarem sempre presentes. Sem

eles não seria a pessoa que hoje sou!

Ao meu irmão, Ricardo Gaspar, agradeço-lhe ser o irmão que é, o apoio incondicional e

constante e por estar sempre presente.

Finalmente, um obrigado a todos os amigos que sempre me apoiaram e estiveram ao

meu lado, não só durante a elaboração da tese, mas também durante todo o meu percurso

académico e pessoal.

iv

Resumo

As reservas naturais de metais são cada vez mais escassas, pelo que se torna

imprescindível recorrer à valorização de produtos em fim de vida. Assim, as PCI constituem

uma interessante fonte de obtenção de metais. Os métodos de separação dos diferentes

materiais presentes nas PCI podem incluir processos mecânicos (físicos), ou químicos

(hidrometalúrgicos ou pirometalúrgicos).

O presente trabalho teve como objectivo determinar quais as condições óptimas para a

separação física dos materiais com valor económico dos materiais sem valor económico

presentes nas PCI.

Durante este trabalho foram utilizados os métodos de separação por líquidos densos e

de separação por flutuação. O estudo baseia-se na comparação entre os resultados obtidos

nos diferentes ensaios efectuados, bem como, na análise química do material após separação.

Os resultados mostram que os métodos de separação utilizados permitem efectuar a

separação desejada. Nos ensaios de separação densitária com uma densidade de separação

de 2,0g/cm3, as recuperações superiores a 90% com um teor de cobre entre 20 e 40%. Nos

ensaios de flutuação para um tempo de flutuação de 7 minutos as recuperações são superiores

a 90%, com teores de cobre na ordem dos 20%.

Palavras-Chave: Reciclagem, Placas de Circuito Impresso, Separação Física, Separação por

Flutuação, Separação por Líquidos Densos

v

Abstract

The natural metal resources are decreasing, so it becomes very important to valorize

the end of life products. PCBs are an interesting source to obtain metals. The separation

methods of the different materials presents in PCBs can be mechanical (physical) or chemical

(hydrometalurgical or pyrometalurgical).

The main goal of this work is to determine the best conditions for the physical

separation between the materials with economic value and the materials without economic

value presents in PCBs.

During this work the methods used were the heavy media separation and the forth

flotation separation. The study is based on the comparison of the results achieved in the

different assay, as well as from the chemical analysis to the material after separation.

The results achieved show that the separation methods used to perform the desired separation.

For the density separation, using a density of 2,0g/cm3 the recoveries achieved were superior to

90% with a copper concentration between 20% and 40%. For the froth flotation separation when

the froth flotation time is 7 minutes, the recoveries achieved are higher than 90%, with copper

concentrations of about 20%.

Key-words: Recycling, Printed Circuit Boards, Physical Separation, Froth Flotation Separation,

Dense Medium Liquids Separation

vi

Índice

Agradecimentos............................................................................................................................. iii

Resumo ......................................................................................................................................... iv

Abstract ......................................................................................................................................... v

Índice de Figuras .......................................................................................................................... vii

Índice de Tabelas .......................................................................................................................... ix

Abreviaturas utilizadas .................................................................................................................. x

Capítulo 1 – Introdução ................................................................................................................. 1

1.1 – Considerações gerais ....................................................................................................... 1

1.2 – Gestão dos Resíduos de Equipamentos Eléctricos e Electrónicos ................................. 2

1.3 – Apresentação do problema .............................................................................................. 4

1.4 – Objectivos e enquadramento do trabalho proposto ......................................................... 4

Capítulo 2 – Estado da Arte .......................................................................................................... 6

2.1 – As placas de circuito impresso ......................................................................................... 6

2.1.1 – Composição química das Placas de Circuito Impresso ............................................ 7

2.1.2 – Efeitos ecotoxicológicos de alguns materiais constituintes das PCI ....................... 10

2.2 – Processos de reciclagem de Placas de Circuito Impresso ............................................ 12

Capítulo 3 – Metodologia de trabalho ......................................................................................... 15

3.1 – Introdução ....................................................................................................................... 15

3.2 – Fragmentação ................................................................................................................ 17

3.3 – Amostragem ................................................................................................................... 17

3.4 – Crivagem ........................................................................................................................ 18

3.5 – Separação densitária ...................................................................................................... 21

3.6 – Separação por flutuação por espumas .......................................................................... 22

Capítulo 4 – Apresentação de Resultados e Discussão ............................................................. 24

4.1 – Introdução ....................................................................................................................... 24

4.2 – Caracterização do Material............................................................................................. 24

4.2.1 – Análise Granulométrica ........................................................................................... 24

4.2.1 – Análise Química ....................................................................................................... 29

4.2.3 – Análise morfológica ................................................................................................. 32

4.3 – Separação densitária ...................................................................................................... 34

vii

4.3.1 – Ensaios exploratórios .............................................................................................. 34

4.3.1 – Ensaios definitivos ................................................................................................... 40

4.4 – Separação por flutuação por espumas .......................................................................... 46

4.4.1 – Ensaios exploratórios .............................................................................................. 46

4.4.1 – Ensaios definitivos ................................................................................................... 52

Capítulo 5 – Conclusões Finais e Trabalho Futuro ..................................................................... 58

5.1 – Trabalho Futuro .............................................................................................................. 59

Bibliografia ................................................................................................................................... 60

Anexos ......................................................................................................................................... 64

Índice de Figuras Figura 1: Fluxograma de tratamento das PCI. .............................................................. 5

Figura 2: Composição metálica das PCI [5]. ................................................................. 8

Figura 3: Fluxograma do processo de reciclagem das PCI [25]. ................................. 12

Figura 4: Metodologia de trabalho. .............................................................................. 16

Figura 5: Amostrador Jones [41]. ................................................................................ 17

Figura 6: Amostrador rotativo. ..................................................................................... 18

Figura 7: Montagem dos crivos utilizados na análise granulométrica da amostra

fragmentada num fragmentador de garras. ................................................................. 19

Figura 8: Processo de flutuação. ................................................................................ 22

Figura 9: Curvas granulométricas dos resultados experimentais e fornecidas pelos

modelos para a amostra fragmentada num fragmentador de garras. .......................... 26

Figura 10: Curvas granulométricas dos resultados experimentais e fornecidas pelos

modelos para a amostra fragmentada num fragmentador de lâminas. ........................ 27

Figura 11: Comparação entre as duas amostras estudadas. ...................................... 28

Figura 12: Resultados da análise química por EAA da amostra global fragmentada

num fragmentador de lâminas. ................................................................................... 29

Figura 13: Resultados da análise química por EAA da amostra global fragmentada

num fragmentador de garras por fracção. ................................................................... 30

Figura 14: Resultados da análise química por EAA da amostra global fragmentada

num fragmentador de garras por fracção. ................................................................... 31

Figura 15: Fracção -16mm +8mm da amostra fragmentada por garras. ..................... 32

viii

Figura 16: Plásticos brancos retirados da fracção -16mm +8mm da amostra

fragmentada por garras. ............................................................................................. 32

Figura 17: Amostra global fragmentada num fragmentador de lâminas. ..................... 33

Figura 18: Amostra global fragmentada num fragmentador de lâminas. ..................... 33

Figura 19: Reacção entre a amostra e a solução utilizada. ......................................... 34

Figura 20: Evolução do teor médio em função da densidade para a fracção -0,5mm. 36

Figura 21: Evolução da recuperação em metal em função da densidade para a fracção

infra 0,5mm. ................................................................................................................ 36

Figura 22: Evolução do rendimento em peso em função do teor em Cu para a

fracção -0,5mm. .......................................................................................................... 37

Figura 23: Evolução em teor médio em função da densidade para a fracção -1mm

+0,5mm. ..................................................................................................................... 38

Figura 24: Evolução da recuperação em metal em função da densidade para a fracção

-1mm +0,5mm. ........................................................................................................... 39

Figura 25: Evolução do rendimento em peso em função do teor em Cu para a fracção -

1mm +0,5mm. ............................................................................................................. 39

Figura 26: Evolução do teor médio em função da densidade para a fracção -0,5mm. 41

Figura 27: Evolução da recuperação em metal em função da densidade para a fracção

infra 0,5mm. ................................................................................................................ 42

Figura 28: Evolução do rendimento em peso em função do teor em Cu para a fracção -

0,5mm. ....................................................................................................................... 42

Figura 29: Evolução do teor médio do metal em função da densidade para a fracção -

1mm +0,5mm. ............................................................................................................. 44

Figura 30: Evolução da recuperação em metal em função do teor para a fracção -1mm

+0,5mm. ..................................................................................................................... 44

Figura 31: Evolução do rendimento em peso em função do teor em Cu para a fracção -

1mm +0,5mm. ............................................................................................................. 45

Figura 32: Evolução do teor médio em função do tempo de flutuação para a fracção -

0,5mm da amostra fragmentada num fragmentador de garras. .................................. 47

Figura 33: Evolução da recuperação de metal em função do tempo de flutuação para a

fracção -0,5mm da amostra fragmentada num fragmentador de garras. ..................... 48

Figura 34: Evolução do rendimento em peso em função do teor em Cu para a amostra

fragmentada num fragmentador de garras. ................................................................. 48

Figura 35: Evolução do teor médio em função do tempo para a amostra fragmentada

num fragmentador de lâminas. ................................................................................... 50

Figura 36: Evolução da recuperação de metal em função do tempo para a amostra

fragmentada num fragmentador de lâminas. ............................................................... 50

ix

Figura 37: Evolução do rendimento em peso em função do teor do Cu para a amostra

fragmentada num fragmentador de lâminas. ............................................................... 51

Figura 38: Evolução do teor médio em função do tempo para a flutuação 2. .............. 53

Figura 39: Evolução da recuperação de metal em função do tempo para a flutuação 2.

................................................................................................................................... 53

Figura 40: Evolução do rendimento em peso em função do teor em Cu para a

flutuação 2. ................................................................................................................. 54

Figura 41: Evolução do teor médio em função do tempo para a flutuação 3. .............. 56

Figura 42: Evolução da recuperação do metal em função do tempo para a flutuação 3.

................................................................................................................................... 56

Figura 43: Evolução do rendimento em peso em função do teor em Cu para a

flutuação 3. ................................................................................................................. 57

Figura 44: Procedimento de ataque das amostras. ..................................................... 65

Índice de Tabelas

Tabela 1: Diferentes categorias de REEE [21]. ............................................................................ 2

Tabela 2: Metas para a recolha de REEE [21]. ............................................................................. 3

Tabela 3: Objectivos mínimos de reciclagem, reutilização e valorização para os REEE [21]. ..... 3

Tabela 4: Poupança da energia (em %) de materiais obtidos por reciclagem [7]. ....................... 6

Tabela 5: Parâmetros dos ensaios de flutuação. ........................................................................ 23

Tabela 6: Resultados obtidos para a amostra média e estimados com os modelos. ................. 25

Tabela 7: Resultados da análise granulométrica e da estimação a partir dos modelos para a

amostra fragmentada num fragmentador de lâminas. ................................................................ 27

Tabela 8: Resultados obtidos para o ensaio com o bromofórmio para a fracção -0,5mm da

amostra fragmentada num fragmentador de lâminas. ................................................................ 35

Tabela 9: Resultados obtidos nos ensaios de líquidos densos com bromofórmio para a fracção

-1,0mm +0,5mm da amostra fragmentada num fragmentador de lâminas. ................................ 38

Tabela 10: Resultados dos ensaios de líquidos densos – fracção -0,5mm ................................ 41

Tabela 11: Resultados obtidos no ensaio de líquidos densos - fracção -1mm +0,5mm. ........... 43

Tabela 12: Resultados obtidos no ensaio de flutuação para a fracção -0,5mm da amostra

fragmentada num fragmentador de garras. ................................................................................ 47

Tabela 13: Resultados obtidos no ensaio de flutuação - Amostra fragmentada num

fragmentador de lâminas global. ................................................................................................. 49

Tabela 14: Resultados obtidos no ensaio de flutuação. ............................................................. 52

Tabela 15: Resultados obtidos no ensaio de flutuação. ............................................................. 55

x

Abreviaturas utilizadas

Amb3E – Associação Portuguesa de Gestão de Resíduos Eléctricos e Electrónicos

ANREE – Associação Nacional para o Registo de Equipamentos Eléctricos e Electrónicos

CI – Cúmulos Inferiores

CV – Coeficiente de Variação

DL – Decreto-Lei

EAA – Espectrometria de Absorção Atómica

EEE – Equipamento Eléctrico e Electrónico

ERP-Portugal – European Recycling Platform (REEE)

HDL – High Density Lipoprotein

MIBC – Metil Isobutil Carbinol

n.d. – não detectado

PCI – Placas de circuito impresso

PBB- Bifenilos polibromados

PBDE – Éteres difenílicos polibromados

REEE – Resíduos de Equipamento Eléctrico e Electrónico

Ƞ - Recuperação

1

Capítulo 1 – Introdução

1.1 – Considerações gerais

O mercado dos Equipamentos Eléctricos e Electrónicos (EEE) apresenta um

crescimento rápido a nível mundial [1]. A crescente inovação tecnológica tem levado a uma

diminuição do tempo de vida dos EEE [2,3,5], verificando-se a rápida substituição de

equipamentos que atingem o seu fim de vida [1]. Esta tendência também se observa em

Portugal, tendo-se verificado, segundo dados disponibilizados pela Associação Nacional para o

Registo de Equipamentos Eléctricos e Electrónicos (ANREE), um aumento na ordem de 0,89%

entre 2012 e 2013 [6].

Alguns autores estimam que o crescimento anual de Resíduos Eléctricos e Electrónicos

(REEE) é da ordem dos 3 a 5%, contribuindo para o aumento da poluição do ar, da água e do

solo, devido às substâncias perigosas que contêm na sua composição [7-13]. Assim, foi

implementada legislação com o objectivo de “estabelecer regras relativas à restrição da

utilização de determinadas substâncias perigosas em Equipamentos Eléctricos e Electrónicos”

[14]. As placas de circuito impresso (PCI) integram os equipamentos eléctricos e electrónicos,

tais como os computadores pessoais, os quais têm um tempo de vida de 2 a 5 anos [2– 5].

Anualmente, a nível mundial, são produzidas entre 20 a 50 milhões de toneladas de

REEE, constituindo as PCI, segundo Das et al., Zhou et al., Behnamfard et al. e Ortuño et al.,

6% do peso total de REEE, mas, de acordo com Hadi et al. e Sohaili et al., esse valor

corresponde a 3% do peso total de REEE [1,8, 15-18].

A composição dos REEE ou lixo electrónico (da nomenclatura anglo-saxónica e-waste),

é bastante heterogénea, sendo constituída por polímeros, cerâmicos e diferentes metais. Das

et al., referem que o lixo electrónico é constituído por diversos metais (Cu, Pb, Ni, Ag, Au, entre

outros), sendo que alguns dos metais presentes, juntamente com resinas fenólicas e acrílicas,

constituem uma fonte de poluição ambiental. Os autores supracitados referem que há um

volume de lixo electrónico muito elevado, razão pela qual existem problemas associados ao

seu armazenamento e manuseamento [8].

Considerando a importância económica dos metais constituintes das PCI, a reciclagem

destes componentes dos EEE tornou-se uma questão fulcral.

A problemática da reciclagem de REEE assume uma crescente importância, o que se

deve não só ao facto de existir uma maior preocupação com o meio ambiente, mas também

por ser possível recuperar os metais com valor económico [1,12, 19-20].

2

1.2 – Gestão dos Resíduos de Equipamentos Eléctricos e Electrónicos

Segundo o Decreto-Lei n.º 79/2013, consideram-se Equipamentos Eléctricos e

Electrónicos «os equipamentos cujo funcionamento adequado depende de correntes eléctricas

ou campos electromagnéticos, bem como os equipamentos para geração, transferência e

medição dessas correntes e campos destinados a utilização com tensão nominal não superior

a 1000 Volts para corrente alternada e 1500 Volts para corrente contínua» [14].

Na mesma legislação, são referidos os valores máximos admissíveis dos seguintes

metais e substâncias que apresentam perigosidade nomeadamente, Pb – 0,1%, Hg – 0,1%, Cd

– 0,01%, Cr6+

– 0,1%, PBB – 0,1%, PBDE – 0,1% [21].

A preocupação com o modo como são eliminados os REEE tem aumentado, o que

conduziu à publicação do Decreto-Lei n.º 67/2014, de 7 de Maio de 2014. Este decreto

pretende estabelecer “medidas de protecção do ambiente e da saúde humana, com os

objectivos de prevenir ou reduzir os impactes adversos decorrentes da produção e gestão

desses resíduos, diminuir os impactes globais da utilização dos recursos, melhorar a eficiência

dessa utilização, e contribuir para o desenvolvimento sustentável”. Neste DL, define-se

Resíduos de Equipamento Eléctrico e Electrónico como sendo “quaisquer EEE que constituam

resíduos [...], incluindo todos os componentes, subconjuntos e materiais consumíveis que

fazem parte integrante do produto no momento em que este é descartado”, os quais são

divididos em 10 categorias (Tabela 1) [21].

Tabela 1: Diferentes categorias de REEE [21].

Categoria Tipo de REEE

1 Grandes electrodomésticos

2 Pequenos electrodomésticos

3 Equipamento informático e de telecomunicações

4 Equipamento de consumo e painéis fotovoltaicos

5 Equipamento de iluminação

6 Ferramentas eléctricas e electrónicas, com excepção de ferramentas industriais fixas de grandes dimensões

7 Brinquedos e equipamentos de desporto e lazer

8 Dispositivos médicos

9 Instrumentação de monitorização e controlo, com excepção de todos os produtos implantes e infectados

10 Distribuidores automáticos

3

As metas nacionais de recolha de REEE foram estabelecidas no mesmo decreto, as

quais se apresentam na Tabela 2 [21].

Tabela 2: Metas para a recolha de REEE [21].

Meta de recolha Prazo

“Pelo menos 4kg por habitante e por ano de REEE de utilizadores

particulares ou a quantidade média de REEE recolhida nos três anos

anteriores”

Até 31 de

Dezembro de

2015

“45% do peso médio dos EEE colocados no mercado nos três anos

anteriores, considerando o peso total dos REEE recolhidos provenientes de

utilizadores particulares e não particulares”

A partir de

2016

“65% do peso médio dos EEE colocados no mercado nos três anos

anteriores ou, alternativamente, 85% dos REEE gerados em Portugal,

considerando o peso total dos REEE recolhidos provenientes de utilizadores

particulares e não particulares”

A partir de

2019

Ainda no mesmo decreto, foram definidos objectivos mínimos de reciclagem,

reutilização e valorização para cada uma das categorias de REEE os quais se apresentam na

Tabela 3.

Tabela 3: Objectivos mínimos de reciclagem, reutilização e valorização para os REEE [21].

Categoria de REEE

15/8/2015 – 14/8/2018 A partir de 15/8/2018

Valorização Reciclagem e Reutilização

Valorização Reciclagem e Reutilização

1 85% 80% 85% 80%

2 75% 55% 80% 70%

3 80% 70% - 80%

4 80% 70% 85% 80%

5 75% 55% 75% 55%

6 75% 55% 75% 55%

7 75% 55% - -

8 75% 55% - -

9 75% 55% - -

10 85% 80% - -

4

Em Portugal, existem duas entidades gestoras de REEE – a Associação Portuguesa de

Gestão de Resíduos Eléctricos e Electrónicos (Amb3e) e a Plataforma Europeia de Reciclagem

(ERP – Portugal).

1.3 – Apresentação do problema

As PCI têm uma composição bastante heterogénea. Da sua composição fazem parte

algumas substâncias perigosas: metais pesados e retardadores de chama que, por lixiviação

com a água das chuvas, podem conduzir à contaminação de lençóis freáticos, quando,

terminado o seu ciclo de vida, as PCI são colocadas em aterro [1, 22]. Todavia, as PCI

possuem, na sua constituição, metais que têm valor económico, tais como o Cu e alguns

metais preciosos, cujo teor é cerca de 10 vezes superior ao dos que se encontram nos

minérios portadores destes metais [11, 22]. Assim, a reciclagem das PCI tem-se tornado mais

atractiva, pelo que se torna necessário encontrar uma abordagem ambientalmente viável e que

permita a recuperação de materiais com valor económico.

1.4 – Objectivos e enquadramento do trabalho proposto

As reservas naturais de metais são cada vez mais escassas, pelo que se torna

imprescindível recorrer à valorização de produtos em fim de vida [4]. Assim, as PCI constituem

uma interessante fonte de obtenção de metais. Os métodos de separação dos diferentes

materiais presentes nas PCI podem incluir processos mecânicos (físicos), ou químicos

(hidrometalúrgicos ou pirometalúrgicos) [23].

No presente trabalho, pretende-se determinar qual o melhor método para a separação

física dos diferentes materiais contidos nas placas de circuito impresso, que recorra a

processos menos poluentes, tendo em conta os resultados obtidos nos estudos anteriormente

elaborados por Abrantes [24] e Oliveira [25]. Pretende-se, em síntese, separar os materiais

sem valor económico, tais como os plásticos e os cerâmicos, dos materiais com valor

económico, os metais. Os processos de separação física utilizados foram a separação

densitária e a flutuação por espumas. Na Figura 1, apresenta-se o fluxograma do tratamento

efectuado.

5

O presente trabalho divide-se em 6 capítulos. No capítulo 1, tecem-se considerações

gerais sobre a problemática dos REEE. Neste capítulo, são ainda estabelecidos os objectivos

do trabalho proposto e é feito um enquadramento do mesmo.

No capítulo 2, apresenta-se o Estado da Arte, onde se efectua uma revisão

bibliográfica sobre as placas de circuito impresso, bem como sobre os métodos de reciclagem

existentes.

No capítulo 3, é descrita a metodologia seguida durante os ensaios efectuados no

presente trabalho.

No capítulo 4, são apresentados e discutidos os resultados obtidos nos diferentes

ensaios.

No capítulo 5, apresentam-se as conclusões do trabalho com base nos resultados

obtidos e propõem-se algumas sugestões de trabalho futuro.

Finalmente, apresenta-se uma listagem da bibliografia consultada para a realização

deste trabalho.

Figura 1: Fluxograma de tratamento das PCI.

6

Capítulo 2 – Estado da Arte

2.1 – As placas de circuito impresso

Segundo Kolias et al., estima-se que, anualmente, 17 milhões de computadores

pessoais se tornem obsoletos, com PCI neles presentes a contribuir para a poluição do meio

ambiente, caso sejam colocados em aterros ou não sejam tratados devidamente. Por outro

lado, como se referiu, as PCI apresentam na sua composição diferentes metais que podem ser

recuperados através de reciclagem [2– 5]. Segundo Marques et al., a dificuldade na reciclagem

das PCI reside na dificuldade da separação dos diferentes componentes e materiais nelas

presentes [26].

Outro aspecto não menos importante é a poupança de energia que se consegue na

obtenção de metais através da reciclagem quando comparado com a obtenção a partir de

minérios. Na Tabela 4, apresentam-se os valores de poupança de energia de alguns materiais

obtidos por reciclagem, em relação à obtenção a partir de matérias-primas naturais [7].

Tabela 4: Poupança da energia (em %) de materiais obtidos por reciclagem [7].

Materiais Poupança de energia (%)

Al 95

Cu 85

Fe e Aço 74

Pb 65

Zn 60

Papel 64

Plásticos >80

O Cu, metal presente em grande quantidade nas PCI, apresenta uma poupança de

energia considerável (85%), bem como os outros metais, com valores superiores a 60%.

O tipo mais comum de PCI utilizadas nos computadores pessoais consiste numa resina

fenólica ou epoxida reforçada por uma monocamada de fibra de vidro ou de papel de celulose,

revestida por uma camada de cobre [2].

Os componentes electrónicos que as placas contêm dependem da aplicação a que se

destinam, podendo incluir semicondutores (circuitos integrados ou chips), díodos, resistores ou

conectores [26].

7

Os processos de fabrico das PCI são o processo subtractivo e o processo aditivo, que

são bastante complexos e que envolvem diferentes etapas [25]. No processo subtractivo, o

cobre é depositado em toda a superfície da matriz polimérica (substrato), sendo,

posteriormente desenhado o circuito, retirando o cobre dos locais pretendidos [27]. No

processo aditivo, o cobre é depositado nas zonas do desenho que se pretende, ficando os

outros locais livres de cobre [27].

As PCI podem ser classificadas como Placas single-sided, Placas double-sided, Placas

multilayer, ou ainda como Placas rígidas ou Placas flexíveis [15, 26].

As PCI podem ser, ainda, classificadas como placas pobres e placas ricas,

dependendo do teor de ouro que apresentam. Assim, quando uma PCI apresenta um teor de

Au inferior a 100ppm, considera-se que é uma placa pobre, sendo uma placa rica quando

apresenta um teor de Au superior a 400 ppm. Quando o teor de Au varia entre 200 ppm e 400

ppm, diz-se que a PCI é uma placa média alta; quando o teor se encontra entre 100 ppm e 200

ppm, diz-se que a PCI é uma placa média baixa [27].

Outra classificação possível é a classificação visual das PCI, uma vez que a

classificação que se baseia no teor de Au é de difícil determinação. Deste modo, diz-se que

uma PCI é rica quando apresenta condensadores de pequenas dimensões e uma pequena

quantidade de plástico comparativamente à sua área total e uma grande quantidade de

processadores. Caso contrário, a PCI diz-se pobre, situação em que apresenta condensadores

de grandes dimensões e elevada quantidade de plástico relativamente à área total da placa,

tendo uma menor quantidade ou mesmo a ausência de processadores comparativamente com

as PCI ricas [24].

2.1.1 – Composição química das Placas de Circuito Impresso

A composição química das PCI é muito heterogénea, sendo os valores apresentados

pelos diversos autores muito díspares.

Segundo Kolias et al., a composição química típica das PCI inclui cerca de 45% de

metais (raros, preciosos e básicos), 27% de polímeros e 28% de cerâmicos [2].

Por outro lado, segundo Lee et al., a percentagem de metais presentes é de 30%,

apresentando-se na Figura 2 os teores referentes aos metais presentes nas PCI; no entanto

para outros autores a percentagem de metais presentes é de 40% [5,28].

8

Cu, 16% Sn, 4%

Fe, 3%

Ni, 2%

Pb, 2%

Zn, 1% Ag, 0.05% Au, 0.03%

Pd, 0.01%

Cu Sn Fe Ni Pb Zn Ag Au Pd

Como se pode constatar, o metal que se encontra em maior quantidade é o Cu (16%),

apresentando uma concentração muito superior à dos minérios existentes em minas atuais. Os

elementos Sn, Fe, Ni, Zn e Pb estão em menor quantidade, apresentando valores que se

situam entre 0,01% (Pd) e 4% (Sn). O Fe tem um valor económico inferior ao do Cu e o Pd tem

um valor económico superior ao deste metal, embora a sua presença seja pouco significativa

(Tabela 5) [5, 29,30].

Tabela 5: Composição das PCI de computadores pessoais [29].

Composto/ Elemento Teor (%) Composto/ Elemento ppm

Compostos orgânicos 30 Cr 760

Br em compostos orgânicos 3 Mn 614

Sb 0,42 Au 320

Si 10 Zr 190

Ca 5 Nd 158

Cu metálico 15 Pd 90

Al metálico 4 Nb 66

Fe 2,50 In 64

Pb 2,00 Co 62

Ni 0,46 Mo 47

Ag 0,12 W 40

Ta 0,10 La 31

Ce 29

Figura 2: Composição metálica das PCI [5].

9

Para além dos materiais acima referidos, as PCI têm na sua constituição substâncias

tóxicas, tais como retardadores de chama bromados, chumbo e antimónio [2, 3, 5, 29].

A matriz das PCI pode ser constituída por diferentes tipos de polímeros, tais como ABS

ou resinas epoxi [31].

As placas de circuito impresso existentes em computadores pessoais possuem uma

composição idêntica à da Tabela 5, com os plásticos a atingir os 30% [29].

Apesar de os materiais metálicos existentes nas PCI apresentarem maior valor

económico e, por isso, serem a fracção de interesse nos processos de reciclagem, os plásticos

podem ser reutilizados de diferentes modos, nomeadamente como substitutos do coque [30].

Segundo Hadi et al., foram desenvolvidos alguns estudos a fim de verificar a viabilidade

de utilização da fracção não metálica, tanto como enchimento de reforço em compostos de

polipropileno (PP), como substituto parcial de agregados inorgânicos no betão. Estas

substituições têm como objectivo permitir a diminuição de peso morto nas estruturas e

aumentar as propriedades do betão; outra possibilidade estuda a sua utilização como

enchimento para materiais viscoelásticos feitos de resinas epoxi [16].

Na Tabela 6 apresentam-se os preços em $US/t e $US/onça (1oz=28,35g [34]) de

diferentes metais presentes nas PCI, obtidos através do London Metal Exchange a 16 de Julho

de 2014. Os preços dos metais preciosos (ouro e prata) foram retirados do The London Bullion

Market Association a 18 de Julho de 2014 [32–33].

Tabela 6: Preços (em US$/t e US$/onça) para alguns metais [32-33].

Metal Preço (US$/tonelada) Preço (US$/onça)

Cu 7102 -

Al 1928 -

Sn 22090 -

Ni 19260 -

Pb 2175 -

Zn 2288,50 -

Ag - 20,94

Au - 1310,25

10

2.1.2 – Efeitos ecotoxicológicos de alguns materiais constituintes das PCI

Como tem vindo a ser referido neste trabalho, as PCI apresentam, na sua composição,

substâncias perigosas que podem levar não só à poluição do meio ambiente como também

causar efeitos adversos à saúde pública quando, em fim de vida, não são tratadas

apropriadamente. De seguida, são mencionados alguns dos efeitos ecotoxicológicos de alguns

materiais constituintes das PCI.

Cobre

A inalação de elevadas concentrações de Cu, pode provocar irritação no nariz e na

garganta. No caso de ingestão de elevadas quantidades deste elemento, podem ocorrer

vómitos, náuseas e diarreia, danos nos rins e no fígado, e, eventualmente, morte [35].

Alumínio

O Al, quando ocorre sob a forma de poeiras em elevadas quantidades, pode provocar

problemas pulmonares [35].Este efeito é notório nos operários de refinarias de alumínio que

apresentam bronquite crónica e diminuição das funções pulmonares [35].

O excesso de Al pode provocar problemas renais, doenças ósseas ou doenças

cerebrais, bem como afectar o sistema nervoso. Segundo alguns estudos, a exposição a

elevadas quantidades de Al pode desenvolver a doença de Alzheimer [35].

Chumbo

A exposição prolongada ao Pb afecta, principalmente, o sistema nervoso, pode

danificar severamente o cérebro e os rins, e provoca anemia, causando a morte. quer em

crianças quer em adultos [35].

A exposição ao Pb aumenta a pressão sanguínea, podendo, igualmente, provocar

fraqueza nos dedos, pulsos ou tornozelos, particularmente em adultos de meia-idade e em

idosos [35].

O Pb é considerado um metal com efeitos carcinogénicos [35].

Níquel

Cerca de 10-20% da população é sensível ao Ni apresentando uma reacção alérgica,

comummente uma erupção cutânea no local de contacto [35].

11

Trabalhadores de fábricas de processamento de Ni apresentam bronquite crónica,

diminuição das funções pulmonares, cancro do pulmão e nos seios nasais por inalação de

poeiras com elevadas quantidades de Ni [35].

A ingestão de água contaminada provoca dores de estômago e efeitos adversos a nível

sanguíneo e a nível renal [35].

O Ni pode ser considerado cancerígeno [35].

Prata

Em algumas pessoas, o contacto com a Ag pode provocar pequenas reacções

alérgicas, como erupções cutâneas, inchaço e inflamação [35].

A exposição a níveis elevados de Ag, durante um longo período de tempo, pode levar a

uma condição que se denomina argiria, na qual ocorre uma descoloração cinzento-azulada da

pele e noutros tecidos do corpo que, aparentemente, não é prejudicial à saúde humana [35].

Quando o ambiente possui elevadas concentrações de Ag podem ocorrer problemas

respiratórios, irritações pulmonares e da garganta e dores de estômago [35].

Estanho

O Sn é muito tóxico, devido à sua baixa absorção gastrointestinal [35].

Estudos efectuados em animais e seres humanos mostram que a ingestão de grandes

quantidades de compostos de estanho inorgânico pode provocar dores de estômago, anemia e

problemas de fígado e de rins [35].

A ingestão, inalação ou contacto com a pele de alguns compostos de estanho orgânico,

pode alterar o modo de funcionamento do cérebro e do sistema nervoso e, em casos severos,

causar a morte [35].

Há evidências de que o estanho e os seus compostos podem causar cancro em seres

humanos [35].

Zinco

A ingestão de Zn em concentrações 10 a 15 vezes superiores ao valor admissível para

os humanos, mesmo durante um curto período, pode provocar cólicas, náuseas e vómitos. A

ingestão prolongada pode causar anemia e o decréscimo nos níveis de colesterol HDL [35].

A inalação de Zn em grandes quantidades (poeiras ou fumos) pode provocar uma

“doença” denominada febre de fumo de metal, da qual ainda não são conhecidos os efeitos a

longo prazo [35].

12

Compostos bifenílicos policlorados (PCB)

O composto PCB pode causar cancro, nomeadamente, cancro do fígado [35-36].

Alguns estudos indicam que pode haver efeitos sobre o sistema reprodutor e no

desenvolvimento de fetos, quer em animais, quer em humanos [35-36].

2.2 – Processos de reciclagem de Placas de Circuito Impresso

Os processos de reciclagem de PCI podem ser físicos ou químicos (hidrometalúrgicos,

pirometalúrgicos, biohidrometalúrgicos) [12, 25]. Contudo, a fim de se obter um melhor

desempenho, actualmente, os processos conjugam as duas vertentes (física e química) [25].

Na Figura 3 encontra-se esquematizado um fluxograma referente a um processo global

de reciclagem das PCI [25].

Figura 3: Fluxograma do processo de reciclagem das PCI [25].

13

Em primeiro lugar, procede-se à desmontagem das PCI dos equipamentos

electrónicos, a qual é feita de modo manual, uma vez que ainda é difícil implementar uma

desmontagem automática, devido à diversidade de equipamentos. Posteriormente, é efectuada

uma avaliação do estado da PCI. Caso as PCI apresentem boas condições ou quando

possível, são reparadas para poderem ser reutilizadas [25]. Quando as PCI estão danificadas e

são irrecuperáveis, procede-se à desmontagem dos seus componentes, o que permite a

separação dos diferentes materiais constituintes, efectuando-se posteriormente a sua

reciclagem. Assim, os metais são recuperados e os materiais não metálicos (cerâmicos e

plásticos) são incinerados e/ou depositados em aterro [25].

Após a fase de desmontagem e de triagem, as PCI são submetidas a processamento

físico.

Em primeiro lugar, procede-se à fragmentação, com ou sem os componentes

montados, de modo a diminuir as dimensões das PCI e libertar os diferentes materiais [25].

Após fragmentação, efectua-se a separação física dos diferentes materiais, podendo

ser feita, por exemplo, através da separação gravítica, da separação magnética ou da

separação por correntes de eddy [25].

Na separação gravítica a separação entre metais e não metais, baseia-se na diferença

de densidades, separando-se os materiais mais densos dos materiais menos densos. Assim, a

separação gravítica permite efectuar uma separação entre partículas com densidades

diferentes, através do seu movimento em resposta à força da gravidade [25].

A separação magnética baseia-se nas propriedades magnéticas dos diferentes

materiais quando sujeitos a um campo magnético, permitindo obter uma separação entre os

materiais que são diamagnéticos, materiais paramagnéticos e materiais ferromagnéticos [25].

A separação por correntes de eddy (ou correntes de Foucalult) permite efectuar a

separação entre os materiais condutores não ferrosos de uma mistura de materiais não-

condutores e materiais condutores [25].

Os metais são, depois, submetidos a um processamento metalúrgico (pirometalurgia ou

hidrometalurgia).

Os processos pirometalúrgicos utilizados na reciclagem de PCI têm sido utilizados com

o objectivo de recuperar os metais preciosos (ouro e prata) e metais base presentes nas PCI

[15]. No processo, as PCI são submetidas a temperaturas de cerca de 200ºC, na ausência de

oxigénio, obtendo-se uma substância metálica preta, que apresenta uma elevada concentração

de cobre. Posteriormente, por electrorrefinação, obtém-se o cobre [31].

A pirólise permite a degradação da parte orgânica presente nas PCI, pelo que facilita a

posterior separação e reciclagem das fracções restantes (fracção metálica, fracção orgânica e

fracção das fibras de vidro) [15].

14

Como desvantagens, a pirólise apresenta o facto de ser considerada um processo de

elevado consumo energético e ainda a possível libertação de dioxinas e de furanos para o meio

ambiente [20,31].

Os processos hidrometalúrgicos são processos mais utilizados para a reciclagem dos

metais não ferrosos presentes nas PCI, sendo que a sua extracção é considerada mais viável

economicamente [15].

O processo hidrometalúrgico consiste na dissolução de metais em soluções de

lixiviação ácidas ou alcalinas, sendo os metais posteriormente obtidos através de

electrorrefinação [13, 25]. A lixiviação permite recuperar os metais presentes nas PCI, tais

como, o cobre, o ouro e a prata [13]. Entre as soluções de lixiviação utilizadas, encontram-se o

cianeto, a tioureia, os halogenetos e os tiossulfatos [37]. O cianeto é utilizado para a

recuperação de ouro, no entanto, é bastante tóxico [13].

Segundo Birloaga et al., os estudos realizados no âmbito da reciclagem de PCI

utilizando uma lixiviação ácida e oxidante mostraram resultados eficazes para a lixiviação

selectiva de metais base e de metais preciosos [13].

As PCI, após fragmentadas para promover a libertação de metais, são lixiviadas

através de uma solução de lixiviação apropriada sendo, posteriormente a solução resultante

purificada e os metais recuperados [25].

15

Capítulo 3 – Metodologia de trabalho

3.1 – Introdução

As PCI utilizadas neste trabalho são provenientes de computadores que terminaram o

seu ciclo de vida útil e foram obtidas no Núcleo de Segurança, Higiene e Saúde (NSHS) do

Instituto Superior Técnico.

Os processos físicos utilizados neste trabalho foram a fragmentação e os métodos de

separação física – separação por crivagem, separação densitária e separação por flutuação.

Os métodos de separação física foram utilizados com o intuito de perceber qual o método que

permitia separar melhor os materiais com valor económico dos materiais sem valor económico.

A metodologia seguida neste trabalho encontra-se esquematizada na Figura 4.

As amostras foram fragmentadas num fragmentador de garras Erdwich modelo EWZ

200, utilizando uma grelha de descarga de 20mm, tendo-se obtido 4,894kg. Após

fragmentação, as PCI foram amostradas através de um amostrador Jones, de modo a obter

amostras representativas para a realização dos ensaios subsequentes.

A crivagem e a caracterização granulométrica, do material amostrado, foi efectuada a

seco, e as diferentes fracções de material foram submetidas a processamento físico.

Primeiramente, procedeu-se à realização de ensaios exploratórios – ensaios de

separação densitária com uma solução salina de politungstato de sódio e com o líquido denso

bromofórmio e ensaios de flutuação – para determinar quais as melhores condições

operatórias. Para os ensaios de separação densitária os factores operacionais testados foram

a granulometria da amostra e a densidade do líquido utilizado. Nos ensaios de flutuação, os

factores operacionais testados foram a granulometria da amostra, tempo de flutuação e a

adição de um colector – o ácido oleico.

Para verificar qual a granulometria que permite obter melhores resultados procedeu-se

a uma fragmentação de 1kg de amostra num fragmentador de lâminas da marca Retsch

modelo SM-2000 para se obter uma granulometria inferior, tendo sido utilizado uma grelha de

descarga de 1mm. Depois foi efectuada uma amostragem em amostrador rotativo, tendo-se

obtido 8 amostras com cerca de 100g.

Tendo-se determinado as condições mais favoráveis para a separação física densitária

e por flutuação foram realizados ensaios definitivos.

16

PCI fragmentada (fragmentador de garras)

Amostragem

Crivagem

Ensaios exploratórios (separação densitária e

separação por flutuação)

Fragmentação (fragmentador de lâminas

Amostragem

Ensaios exploratórios (separação densitária e por

flutuação)

Ensaios definitivos

Figura 4: Metodologia de trabalho.

17

3.2 – Fragmentação

A fragmentação ou cominuição é uma operação de processamento físico que tem o

objectivo de reduzir o tamanho das partículas da amostra, libertar os constituintes e facilitar o

manuseamento da amostra [39, 40]. As forças utilizadas na fragmentação das partículas são a

compressão, corte, abrasão e impacto. Este processo, no domínio das partículas mais

grosseiras, é normalmente um processo a seco [39, 40].

Existem diversos tipos de equipamentos para a fragmentação de material, tendo-se

utilizado neste trabalho o fragmentador de garras e o fragmentador de lâminas [38, 39]. Nos

equipamentos de fragmentação referidos, o material é cortado por um conjunto de garras ou

lâminas até um calibre determinado pela dimensão da grelha que descarrega o produto

fragmentado [24]. A segunda etapa de fragmentação foi efectuada num fragmentador de

lâminas utilizando uma grelha de descarga de 1mm, partindo do material que tinha sido

submetido a fragmentação no fragmentador de garras. Utilizou-se nesta operação 1kg de

material.

3.3 – Amostragem

A primeira operação realizada foi a amostragem, operação unitária bastante

importante, devido à heterogeneidade da amostra e devido à sua massa ser demasiado

elevada para realizar os ensaios seguintes. A amostragem por amostrador Jones (Figura 5) da

amostra com cerca de 5kg, fragmentada num fragmentador de garras, foi efectuada para

garantir uma amostra representativa da inicial e efectuar uma separação por crivagem de modo

correcto. Obtiveram-se 16 amostras com cerca de 170 a 300g.

Figura 5: Amostrador Jones [41].

18

Para obter amostras para análise química elementar por Espectrometria de Absorção

Atómica (EAA, metodologia seguida em Anexo 1) com cerca de 0,5 a 2g utilizou-se outro tipo

de equipamento, o amostrador rotativo (Figura 6). A amostragem através de amostrador

rotativo da marca RETSCH foi efectuada com a amostra com granulometria inferior a 2mm.

Neste tipo de amostragem a amostra inicial é colocada num recipiente alimentador, em

vibração, que a divide por recipientes receptores que se encontram em rotação.

Após fragmentação de cerca de 1kg da amostra inicial num fragmentador de lâminas

com uma grelha de descarga de 1mm, foram retiradas três amostras, uma com 125g, outra

com 59g e ainda uma outra amostra com cerca de 800g, através de um amostrador de Jones.

Com a amostra de 125g foi feita uma análise granulométrica e com da amostra de 59g

retirou-se uma amostra de cerca de 2g para análise elementar química por EAA. O material

restante foi dividido em 8 amostras, com cerca de 100g cada uma, por amostragem com

amostrador rotativo, para ensaios posteriores.

3.4 – Crivagem

A crivagem é um método de separação de partículas por calibre [39, 40]. É uma

operação muito utilizada na indústria de recuperação de resíduos ou como triagem inicial na

maior parte das unidades industriais [40].

A crivagem foi realizada com o objectivo de obter fracções granulométricas que foram

posteriormente processadas. Ao mesmo tempo permitiu, também, caracterizar

granulometricamente as amostras. Uma análise granulométrica permite obter informação

quantitativa sobre a dimensão das diferentes partículas presentes na amostra e definir

convenientemente o calibre de separação. O procedimento laboratorial consiste nas seguintes

etapas: a amostra é colocada numa série de crivos, cuja malha vai diminuindo de tamanho,

normalmente, em progressão geométrica, sendo que o rácio da largura da abertura dos crivos

Figura 6: Amostrador rotativo.

19

adjacentes mais utilizado é √2 e 4√2 [39, 40]. Uma vez efectuada a análise granulométrica os

resultados obtidos são submetidos a tratamento matemático, podendo ser utilizados vários

modelos.

Para a amostra fragmentada num fragmentador de garras, os diferentes crivos foram

empilhados num agitador de crivos FRITSCH Analysette 3 e modelo 03.502, estando no topo

da pilha o crivo mais grosseiro e no fundo da pilha um crivo sem malha, o denominado crivo

cego, como se pode observar na Figura 7. A escolha dos crivos obedeceu a uma razão

geométrica de 2 [39]. A série de crivos utilizada foi de 16mm, 8mm, 4mm, 2mm, 1mm, 0,5mm.

Como condições operatórias utilizou-se o modo de agitação intermitente com uma amplitude de

8. Para determinar o tempo mais adequado para realizar a crivagem, foram testadas duas

amostras a tempos diferentes. Assim, a amostra 4 foi ensaiada durante 10 minutos e a amostra

1 durante 20 minutos. Dado não se terem verificado resultados significativamente diferentes

(Anexo 2), determinou-se que o tempo utilizado para a crivagem seria de 10 minutos. As

diferentes fracções foram pesadas e foi determinada a percentagem em peso de cada fracção,

tendo-se representado os resultados através de uma curva de cúmulos inferiores.

A escolha para a série de crivos utilizada na análise granulométrica por crivagem da

amostra fragmentada num fragmentador de lâminas obedeceu a uma razão de √2, sendo que a

série de crivos foi 2mm, 1,4mm, 1mm, 0,710mm, 0,500mm, 0,355mm, 0,250mm, 0,180mm,

0,125mm, 0,090mm, 0,063mm, 0,045mm. Os crivos eram da série ISO 3310-1 da marca

FILTRA.

Figura 7: Montagem dos crivos utilizados na análise granulométrica da amostra fragmentada num fragmentador de garras.

20

Os modelos adoptados para descrever a distribuição granulométrica foram o modelo de

Gates-Gaudin-Schuhmann e o modelo de Rosin-Rammler, os quais podem ser aplicados às

amostras em estudo pela aplicação das equações abaixo [42].

O modelo de Gates – Gaudin – Schuhmann é apropriado para amostras com

granulometrias intermédias [39, 42]. É dado por uma equação a dois parâmetros sendo uma

representação sob a forma cumulativa inferior da distribuição granulométrica [42].

Equação 1: Modelo de Gates-Gaudin-Schumann [42].

CI (%) = {100, d > d100

100 (d

d100)

m

, d < d100

Na equação 1, d representa a malha do crivo, d100 a malha de crivo que deixa passar

100% do material, correspondendo ao calibre máximo da amostra, e m é um parâmetro, que

caracteriza a dispersão granulométrica. Quanto maior for o parâmetro m menor será a

diferença entre finos e grosseiros. [39, 42].

O modelo de Rosim–Rammler é preferencialmente utilizado para a representação de

resultados provenientes de uma fragmentação em moinho de bolas. Os parâmetros que este

modelo tem em conta são o tamanho da partícula, d; o parâmetro de dispersão, m, que

caracteriza a dispersão granulométrica e d63 o calibre da partícula quando CI (%)=63% [39, 42].

Equação 2: Modelo de Rosim-Rammler [42].

CI(%) = 100 (1 − exp (− (d

d63)

m

))

21

3.5 – Separação densitária

A separação densitária baseia-se na separação de partículas de acordo com a

respectiva densidade. Para isso, utiliza-se um líquido ou solução, onde as partículas menos

densas que o fluido flutuam e as partículas mais densas afundam. O material que flutua

denomina-se flutuado ou “leves”, enquanto o material que afunda se denomina afundado ou

“densos” [39,40].

No presente trabalho, para a separação densitária utilizou-se, em primeiro lugar, uma

solução salina de politungstato de sódio, cuja fórmula química é 3Na2WO4.9WO3.H2O [42]. A

solução salina disponível apresenta uma densidade de cerca de 2,8g/cm3, sendo possível obter

outros valores (densidades menores) através da adição de água. Para o ensaio de separação

densitária com a solução salina de politunstato de sódio, utilizaram-se duas fracções da

amostra fragmentada num fragmentador de garras, a fracção -4mm +2mm e a fracção -1mm

+0,5mm. As densidades utilizadas foram 1,6g/cm3 e 1,45g/cm

3.

O outro líquido utilizado neste trabalho foi o bromofórmio. Este líquido apresenta a

fórmula química CHBr3 [45] e a sua densidade é de 2,89g/cm3, sendo que adicionando acetona

é possível obter densidades inferiores [46]. O bromofórmio pode apresentar uma coloração

amarelada ou incolor, sendo um líquido tóxico [46]. Para o ensaio de separação densitária com

bromofórmio, utilizaram-se duas fracções da amostra fragmentada num fragmentador de

lâminas, a fracção -1mm +0,5mm e a fracção -0,5mm. As densidades utilizadas foram

1,6g/cm3, 2,0 g/cm

3, 2,4 g/cm

3 e 2,89 g/cm

3.

Durante os ensaios de separação densitária, foram feitas lavagens do afundado e do

flutuado para remover o líquido aderente às partículas, uma vez que podia influenciar os

resultados obtidos e porque se pretendia efectuar a sua recuperação. No caso da solução

salina de politungstato de sódio, os produtos dos ensaios foram lavados com água, enquanto

que, no caso do bromofórmio, se utilizou a acetona. Os ensaios de separação densitária com o

líquido denso bromofórmio foram feitos numa hotte pois há libertação de gases nocivos.

Terminados os ensaios de separação densitária, os produtos obtidos foram secos em

estufa da marca MEMMERT a cerca de 30 – 40ºC.

22

3.6 – Separação por flutuação por espumas

O processo de flutuação considera uma propriedade das partículas: a sua

molhabilidade. Existem partículas hidrofóbicas, uma vez que não são molháveis pela água, e

partículas hidrofílicas, na medida em que são molháveis pela água. Todavia, algumas destas

partículas hidrofílicas podem tornar-se hidrofóbicas pela adição de reagentes colectores

específicos. A flutuação é um processo de separação que se baseia no comportamento

diferenciado das partículas num interface líquido/gás [39].

Em traços muito largos, no processo de flutuação colocam-se as partículas moídas sob

a forma de polpa numa célula de flutuação, onde é promovida a sua agitação através de um

rotor impedindo a sedimentação das partículas. Como referido acima, a adição de um colector,

que actua sobretudo sobre determinadas partículas, torna-as hidrofóbicas; no entanto, há

outras partículas que permanecem hidrofóbicas. Pela passagem de um fluxo de bolhas de ar

pela polpa (Figura 8), as partículas cujo comportamento foi alterado aderem às bolhas de ar e

são arrastadas para a superfície, formando o flutuado. As partículas que permanecem

hidrofílicas, por continuarem na fase líquida, constituem o afundado [39, 40].

No presente trabalho, foi utilizada a flutuação por espumas, pelo que apenas se faz

referência a este tipo específico de flutuação [39].

Na flutuação por espumas, a separação ocorre na interface ar/água. A adição de um

espumante permite obter bolhas de ar estáveis e elásticas, as quais serão o meio de

separação entre partículas [39].

Figura 8: Processo de flutuação.

23

Os espumantes são geralmente substâncias orgânicas que, quando adicionadas à

água, produzem espumas por agitação com um gás (por exemplo, ar) [39].Os espumantes são

constituídos por dois grupos: o grupo polar e o grupo apolar; o primeiro é quimicamente activo

e hidrófilo, enquanto o segundo é quimicamente não activo e aerófilo. A fórmula química geral

é: RCnHn, onde R é o grupo radical e CnHn representa o grupo apolar constituído por cadeias de

hidrocarbonetos [39]. O espumante utilizado no presente trabalho foi o MIBC (Metil Isobutil

Carbinol), cuja fórmula química é C6H14O. Este espumante líquido é incolor e tem tensão

superficial 23mN/m a 20ºC. A sua solubilidade na água é de 1,6% m/m [47]. Os reagentes

colectores são adicionados com o objectivo de aderirem à superfície de determinadas

partículas, de modo a criar um revestimento apolar, hidrófobo, que se ligue às bolhas de ar.

Deste modo, os reagentes colectores são adicionados para conferir às partículas um carácter

aerofílico. Estes reagentes são constituídos por um grupo polar que se liga a determinada

partícula e por um grupo apolar que se liga às bolhas de ar [39]. Os reagentes colectores

podem ser divididos em aniónicos e catiónicos. No presente trabalho o colector utilizado foi o

ácido oleico, cuja fórmula é C17H33-COOH e que é um colector aniónico, sendo que as suas

propriedades dependem do anião [39].

Terminados os ensaios de separação por flutuação os produtos obtidos foram secos

em estufa da marca MEMMERT a cerca de 30 – 40ºC.

Os parâmetros utilizados durante o presente trabalho encontram-se na Tabela 5.

Tabela 5: Parâmetros dos ensaios de flutuação.

Amostra fragmentada em

fragmentador de garras

Amostra fragmentada em

fragmentador de lâminas

Amostra utilizada -1mm +0,5mm -0,5mm Amostra global

Volume de água na

célula (l)

2,5 l 2 l 2,5 l

Velocidade de

agitação (rpm)

700–1000 770 800

Fluxo de ar (l/h) 220 130 160–180

Espumante MIBC MIBC MIBC

Colector – – Ácido oleico (4 a 6 gotas)

tempo de condicionamento de 4 a 5

minutos

24

Capítulo 4 – Apresentação de Resultados e Discussão

4.1 – Introdução

Em primeiro lugar, realizou-se a crivagem e a caracterização da amostra fragmentada

num fragmentador de garras e da amostra fragmentada num fragmentador de lâminas.

Os outros ensaios de separação física realizados foram os ensaios de separação

densitária e de separação por flutuação por espumas. Realizaram-se ensaios exploratórios

para determinar as melhores condições operatórias de modo a conseguir uma separação

eficiente entre metais e não metais. Após determinadas as condições óptimas de separação

foram efectuados ensaios definitivos.

4.2 – Caracterização do Material

4.2.1 – Análise Granulométrica

A amostra fragmentada em fragmentador de garras foi analisada granulometricamente

tendo-se utilizado os crivos 16mm, 8mm, 4mm, 2mm, 1mm, 0,5mm. Na Tabela 6

apresentam-se os resultados dessa análise, onde os valores dos cúmulos são as médias das

16 amostras analisadas. Nesta tabela apresentam-se também o coeficiente de variação (C.V.)

para cada uma das fracções granulométricas, bem como os resultados obtidos por

ajustamentos dos modelos de Gates-Gaudin-Schuhmann e de Rosin-Rammler.

25

Tabela 6: Resultados obtidos para a amostra média e estimados com os modelos.

Amostra Média Modelo Gates-Gaudin-

Schuhmann

Modelo Rosin-

Rammler

Calibre

(mm)

C.I. (%) C.V. (%) C.I. (%) Erro CI (%) Erro

16 100 0,00 100,00 -1,14X10-3

100,00 -6,65X10-4

8 98,10 0,52 98,47 -3,70X10-1

93,91 4,19X100

4 43,36 3,26 41,97 1,39X100 47,22 -3,86X10

0

2 17,32 2,92 17,89 -5,72X10-1

13,58 3,74X100

1 6,49 4,24 7,63 -1,14X100 3,28 3,21X10

0

0,5 2,34 3,82 3,25 -9,07X10-1

0,76 1,58X100

Verifica-se que 50% do material fragmentado apresenta uma granulometria inferior a

5mm e apenas 10% do material tem uma granulometria inferior a 1,25 mm. Na Figura 9

mostra-se a representação gráfica do ajustamento aos resultados experimentais dos modelos

de Gates-Gaudin-Schuhmann e de Rosin-Rammler. Para esta amostra, no modelo de

Gates-Gaudin-Schuhmann, o parâmetro que caracteriza a dispersão granulométrica da

amostra obtido é m=1,23 e o calibre máximo é d=8,10mm. No caso do modelo de

Rosin-Rammler, o parâmetro de dispersão, m, vale 2,13 e o diâmetro de crivo que deixa passar

63% de amostra d=4,94mm.

26

Figura 9: Curvas granulométricas dos resultados experimentais e fornecidas pelos modelos para a amostra fragmentada num fragmentador de garras.

A análise dos resultados obtidos permite concluir que o modelo que fornece um melhor

ajustamento é o modelo de Gates-Gaudin-Schuhmann, uma vez que o erro é inferior ao

verificado para o modelo de Rosin-Rammler. É possível constatar que a amostra tem um

calibre máximo de 8,10mm e que as partículas com uma granulometria inferior a 1 mm são

cerca de 10% da amostra.

A amostra fragmentada num fragmentador de lâminas foi também a analisada

granulometricamente. Os resultados da análise granulométrica após fragmentação num

fragmentador de lâminas apresentam-se na Tabela 7 e na Figura 10. Verifica-se que cerca de

94% do material após fragmentação tem um calibre inferior a 1mm e que 10% é inferior ao

calibre de 0,18mm.

27

Tabela 7: Resultados da análise granulométrica e da estimação a partir dos modelos para a amostra fragmentada num fragmentador de lâminas.

Amostra Gaudin-Schuhmann Rosin-Rammler

Calibre (mm)

CI (%) CI_GGS Erro_GGS CI_RR Erro_RR

2 100,00 100,00 0,00 99,99 0,01

1,4 100,00 100,00 0,00 98,24 1,76

1 93,85 90,65 3,20 84,10 9,75

0,71 46,50 52,53 -6,03 56,20 -9,69

0,5 27,51 30,05 -2,54 30,48 -2,96

0,355 18,83 17,42 1,42 15,06 3,78

0,25 13,14 9,96 3,17 6,93 6,20

0,18 10,01 5,90 4,11 3,28 6,73

0,125 7,37 3,30 4,07 1,41 5,96

0,09 5,21 1,96 3,25 0,66 4,55

0,063 2,99 1,11 1,88 0,29 2,70

0,045 1,35 0,65 0,70 0,13 1,22

Figura 10: Curvas granulométricas dos resultados experimentais e fornecidas pelos modelos para a amostra fragmentada num fragmentador de lâminas.

28

Para a amostra fragmentada num fragmentador de lâminas, o modelo de

Gates-Gaudin-Schumann fornece o parâmetro de dispersão, m=1,59 e um diâmetro máximo de

1,06 mm. Para o modelo de Rosin-Rammler, os parâmetros respectivos são m=2,34 e

d=0,77mm.

O modelo que melhor se ajusta aos resultados para a amostra fragmentada num

fragmentador de lâminas é o modelo de Gates-Gaudin-Schumann, pois o erro máximo é menor

que o verificado para o modelo de Rosin-Rammler.

Tanto no caso da amostra fragmentada em fragmentador de garras como no caso da

amostra fragmentada em fragmentador de lâminas o modelo de distribuição granulométrica que

melhor se ajusta é o modelo de Gates-Gaudin-Schumann.

Na Figura 11 apresentam-se as distribuições granulométricas das amostras referidas.

Em ambos os casos as curvas obtidas após modelação apresentam um comportamento

semelhante.

Figura 11: Comparação entre as duas amostras estudadas.

29

4.2.1 – Análise Química

A análise química elementar dos elementos Cu, Fe, Pd, Ag, Sn, Pb, Ti, Ni, Al, Pt e Zn

foi efectuada em 3 fracções granulométricas da amostra fragmentada em fragmentador de

garras e numa amostra global da amostra fragmentada num fragmentador de lâminas. Na

Figura 12 são apresentados os resultados obtidos para a amostra fragmentada num

fragmentador de lâminas.

Figura 12: Resultados da análise química por EAA da amostra global fragmentada num fragmentador de lâminas.

Verifica-se que os elementos com maior teor são os seguintes: Cu, Fe, Pb, Zn, Al e Sn.

Os elementos Ag, Ni e Pd apresentam teores mais baixos. Os restantes elementos foram

testados, mas, se presentes, estavam no limite de detecção do espectrómetro, remetidos para

o Anexo 3.

Cu Fe Pb Ag Pd Zn Ni Al Sn

Amostra global fragmentadanum fragmentador de lâminas

16.4 3.8 2 0.05 0.0026 2.9 0.6 3.6 3.2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Te

or

(%)

30

Nas Figuras 13 e 14 são apresentados os resultados das análises químicas

elementares para as fracções -4mm +2mm, -1mm +0,5mm e -0,5mm da amostra fragmentada

num fragmentador de garras. Verificou-se que os teores destes elementos variam com a

fracção granulométrica, apresentando, no caso do Cu, Sn, Pb e Zn um valor maior para a

fracção -1mm +0,5mm. Para o Fe a granulometria que apresenta maior teor é a granulometria

mais grosseira (-4mm +2mm), enquanto o Al apresenta um maior teor na granulometria infra

0,5mm.

Figura 13: Resultados da análise química por EAA da amostra global fragmentada num fragmentador de garras por fracção.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Cu Fe Sn Al Pb Zn

Teor

(%)

Fracção -4mm +2mm

Fracção -1mm +0,5mm

Fracção -0,5mm

31

Figura 14: Resultados da análise química por EAA da amostra global fragmentada num fragmentador de garras por fracção.

Quanto aos elementos Pb, Ag, Ti e Ni, na granulometria mais fina (-0,5mm), verifica-se

que os elementos Ti e Ni apresentam o teor mais elevado. Para o Pd na fracção -4mm +2mm

este não foi detectado, enquanto para as outras fracções o teor obtido foi sempre o mesmo e

igual a 0,05%. A prata apresenta um teor mais elevado na fracção -1mm +0,5mm.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Pd Ag Ti Ni

Teor

(%)

Fracção -4mm +2mm

Fracção -1mm +0,5mm

Fracção -0,5mm

32

4.2.3 – Análise morfológica

Como é possível observar nas Figuras 15 e 16, para a amostra fragmentada num

fragmentador de garras, a fracção -16mm +8mm é caracterizada morfologicamente pela

presença de fragmentos muito irregulares e com poucas partículas individualizadas,

provenientes sobretudo de plásticos brancos e plásticos pretos.

Figura 15: Fracção -16mm +8mm da amostra fragmentada por garras.

Figura 16: Plásticos brancos retirados da fracção -16mm +8mm da amostra fragmentada por garras.

33

Na amostra fragmentada num fragmentador de lâminas, a morfologia das amostras é

menos irregular do que no caso anterior, o que poderá ser explicado pelo tipo de fragmentação

efectuado, como se observa nas Figuras 17 e 18, podendo perceber-se que as partículas mais

alongadas e brancas são partículas de fibra de vidro. Todavia, há que ter em conta que as

amostras apresentam granulometrias diferentes.

Figura 17: Amostra global fragmentada num fragmentador de lâminas.

Figura 18: Amostra global fragmentada num fragmentador de lâminas.

34

4.3 – Separação densitária

4.3.1 – Ensaios exploratórios

As fracções utilizadas foram, da amostra fragmentada num fragmentador de garras, as

fracções -4mm +2mm, -1mm +0,5mm e, da amostra fragmentada num fragmentador de

lâminas, as fracções -0,5mm e -1mm +0,5mm. Nos ensaios exploratórios apenas se utilizaram

algumas fracções, pois pretendia-se perceber se se conseguia evitar a segunda operação de

fragmentação e, assim, evitar custos energéticos adicionais.

Nos ensaios efectuados com a amostra fragmentada num fragmentador de garras,

utilizou-se a solução salina de politungstato de sódio, tendo-se verificado a ocorrência de uma

reacção com os materiais metálicos (Figura 19). Também se observou que durante o ensaio

com a facção -1mm +0,5mm da amostra fragmentada num fragmentador de garras, sempre

que se promovia a agitação, ocorria sedimentação de partículas e o entupimento da montagem

utilizada. Assim, decidiu-se não prosseguir os ensaios com a solução salina de politungstato de

sódio.

Figura 19: Reacção entre a amostra e a solução utilizada.

35

Nos ensaios exploratórios com a amostra fragmentada num fragmentador de lâminas,

utilizando o líquido denso bromofórmio, obtiveram-se os resultados apresentados na Tabela 8 e

9 para a fracção -0,5mm e para a fracção -1mm +0,5mm, respectivamente. Nestas tabelas

apenas são apresentados os resultados para os metais com maior teor. Para os outros metais

os resultados são apresentados no Anexo 4.

Tabela 8: Resultados obtidos para o ensaio com o bromofórmio para a fracção -0,5mm da amostra fragmentada num fragmentador de lâminas.

Ensaios de Líquidos Densos – Fracção -0,5mm

Intervalo de Densidades (g/cm3) -1,6 +1,6 -2,0 +2,0 – 2,4 +2,4 – 2,89 2,89

Teor (%)

Cu 0,4 0,6 5,9 13 42,4

Pb 0,1 0,1 0,6 0,8 4,9

Zn 0,2 0,1 0,4 0,5 3,2

Sn 0,2 0,2 1,1 1,4 9,5

Peso (%) 17,5 36,3 17,5 7,5 21,3

Rendimento em peso (%) 100 82,5 46,3 28,8 21,3

Teor médio (%)

Cu 11,3 13,6 23,8 34,7 42,4

Pb 1,2 1,5 2,6 3,8 4,9

Zn 0,8 1,0 1,7 2,5 3,2

Sn 2,4 2,9 5,0 7,4 9,5

Ƞ (%)

Cu 100 99,4 97,5 88,3 79,7

Pb 100 99,2 97,4 88,9 84,1

Zn 100 95,9 93,3 85 80,5

Sn 100 98,6 95,6 87,6 83,3

36

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4

η (

%)

Densidade (g/cm3)

Cu

Pb

Zn

Sn

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 1 2 3 4

Teor

médio

(%

)

Densidade (g/cm3)

Cu

Pb

Zn

Sn

Figura 20: Evolução do teor médio em função da densidade para a fracção -0,5mm.

Figura 21: Evolução da recuperação em metal em função da densidade para a fracção infra 0,5mm.

37

Analisando os resultados obtidos (Tabela 8 e Figuras 20 a 22), para uma densidade de

separação de 2,0g/cm3, o afundado (ou concentrado) representa 46,3% da alimentação e as

recuperações nos diferentes metais são superiores a 93% com teores de 23,8% de Cu, 2,6%

de Pb, 1,7% de Zn e 5% de Sn. Rejeitando-se cerca de 54%, as perdas são desprezáveis:

2,5% de Cu, 2,6% de Pb, 6,7% de Zn e 4,4% de Sn.

Para uma densidade de separação de 2,89g/cm3, o rendimento em peso do

concentrado é de 21,3%, com um teor de 42,4% para o Cu e entre 3% e 10% para os restantes

metais (4,9% de Pb, 3,2% de Zn e 9,5% de Sn) e recuperações da ordem dos 80%.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50

Rendim

ento

em

peso (

%)

Teor médio (%)

Cu

Figura 22: Evolução do rendimento em peso em função do teor em Cu para a fracção -0,5mm.

38

Tabela 9: Resultados obtidos nos ensaios de líquidos densos com bromofórmio para a fracção -1,0mm +0,5mm da amostra fragmentada num fragmentador de lâminas.

Ensaio de Líquidos densos – Fracção -1,0mm +0,5mm

Intervalo de Densidades (g/cm3) -1,6 +1,6 -2,0 +2,0 -2,4 +2,4-2,89 2,89

Teor (%)

Cu 0,1 0,5 17,8 27,3 47,1

Pb 0,01 0,008 0,2 0,3 6

Zn 0,2 0,03 0,04 0,1 9,8

Sn 0,03 0,02 0,3 0,5 10,1

Peso (%) 20,4 32 10,5 7,2 29,8

Rendimento em peso (%) 100 79,6 47,5 37 29,8

Teor médio (%)

Cu 18,1 22,7 37,6 43,3 47,1

Pb 1,8 2,3 3,9 4,9 6,0

Zn 3,0 3,7 6,2 7,9 9,8

Sn 3,1 3,9 6,5 8,2 10,1

Ƞ (%)

Cu 100 99,9 99,0 88,7 77,8

Pb 100 99,9 99,7 98,6 97,4

Zn 100 98,6 98,3 98,2 98

Sn 100 99,8 99,6 98,6 97,4

Figura 23: Evolução em teor médio em função da densidade para a fracção -1mm +0,5mm.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 1 2 3 4

Teor

médio

(%

)

Densidade (g/cm3)

Cu

Pb

Zn

Sn

39

Figura 24: Evolução da recuperação em metal em função da densidade para a fracção -1mm +0,5mm.

Analisando os resultados obtidos (Tabela 9 e Figuras 23 a 25), para uma densidade de

separação de 2,0g/cm3, no concentrado, as recuperações são da ordem dos 99% para os

diferentes metais e os teores obtidos são de 37,6% de Cu, 3,9% de Pb, 6,2% de Zn e 6,5% de

Sn. Rejeitando-se cerca de 53%, têm-se perdas de 1% de Cu, 0,3% de Pb, 1,7% de Zn e 0,4%

de Sn. Os teores dos metais no rejeitado são inferiores a 0,4%, podendo ser considerados

desprezáveis.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 1.5 2 2.5 3

η (

%)

Densidade (g/cm3)

Cu

Pb

Zn

Sn

0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50

Rendim

ento

em

peso (

%)

Teor médio (%)

Cu

Figura 25: Evolução do rendimento em peso em função do teor em Cu para a fracção -1mm +0,5mm.

40

Para o ensaio realizado, com uma densidade de separação de 2,89g/cm3, o rendimento

em peso do concentrado é de 29,8%, com um teor de 47,1% para o Cu e entre 6% e 10% para

os restantes metais (6,0% de Pb, 9,8% de Zn e 10,1% de Sn) e recuperações superiores a

77%.

Comparando os ensaios de separação densitária verifica-se, que para uma densidade

de 2,0 g/cm3 a recuperação é superior para a fracção -1mm +0,5mm, bem como os teores

alcançados.

Em ambos os casos para uma densidade de separação de 2,0g/cm3 se conseguem ter

recuperações elevadas (superiores a 90%) e teores elevados no concentrado.

4.3.1 – Ensaios definitivos

Para proceder aos ensaios definitivos de separação por líquidos densos, utilizou-se o

bromofórmio. As densidades testadas foram 1,6g/cm3, 2,0g/cm

3, 2,4g/cm

3, 2,89g/cm

3.

Os ensaios foram realizados utilizando a fracção -0,5mm e -1mm +0,5mm da amostra

fragmentada num fragmentador de lâminas. Os resultados obtidos, para as fracções referidas,

são apresentados na Tabela 10 e na Tabela 11, respectivamente. Nestas tabelas apenas são

apresentados os resultados para os metais com maior teor. Os resultados obtidos para os

outros metais são apresentados no Anexo 4.

41

Tabela 10: Resultados dos ensaios de líquidos densos – fracção -0,5mm

Líquidos densos – Fracção -0,5mm

Intervalo de Densidades (g/cm3) -1,6 +1,6 -2,0 +2,0 – 2,4 +2,4 -2,89 2,89

Teor (%)

Cu 0,4 0,6 2,5 20,1 40,1

Pb 0,1 0,1 0,3 0,8 4,8

Zn 0,1 0,1 0,2 0,5 3,4

Sn 0,2 0,3 0,5 1,5 9,1

Peso (%) 27,7 26,5 18,1 4,8 22,9

Rendimento em peso (%) 100 72,3 45,8 27,7 22,9

Teor médio (%)

Cu 10,9 15,0 23,3 36,9 40,4

Pb 1,2 1,7 2,6 4,1 4,8

Zn 0,9 1,2 1,8 2,9 3,4

Sn 2,4 3,2 4,9 7,8 9,1

Ƞ (%)

Cu 100 99 97,5 93,4 84,5

Pb 100 98,7 96,5 92,1 89

Zn 100 96,9 93,9 89,9 87,2

Sn 100 97,7 94,3 90,5 87,5

Figura 26: Evolução do teor médio em função da densidade para a fracção -0,5mm.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 1.5 2 2.5 3

Teor

médio

(%

)

Densidade (g/cm3)

Cu

Pb

Zn

Sn

42

Analisando os resultados obtidos (Tabela 10 e Figuras 26 a 28), para uma densidade

de separação de 2,0g/cm3, o concentrado representa 46% da alimentação e as recuperações

são superiores a 94% para os diferentes metais com teores de 23,3% de Cu, 2,6% de Pb, 1,8%

de Zn e 4,9% de Sn. O rejeitado, flutuado, apresenta teores nos diferentes metais inferiores a

0,6%, correspondendo a perdas de 2,5% de Cu, 3,5% de Pb, 6,1% de Zn e 5,7% de Sn.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 1.5 2 2.5 3

η (

%)

Densidade (g/cm3)

Cu

Pb

Zn

Sn

0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50

Rendim

ento

em

peso (

%)

Teor médio (g/cm3)

Cu

Figura 27: Evolução da recuperação em metal em função da densidade para a fracção infra 0,5mm.

Figura 28: Evolução do rendimento em peso em função do teor em Cu para a fracção -0,5mm.

43

Para uma densidade de separação de 2,89g/cm3, o rendimento em peso do

concentrado é de 22,9%, com um teor de 40,4% para o Cu e entre 5% e 10% para os restantes

metais (4,8% de Pb, 3,4% de Zn, 9,1% de Sn) e recuperações superiores a 84%.

Tabela 11: Resultados obtidos no ensaio de líquidos densos - fracção -1mm +0,5mm.

Líquidos densos – fracção -1mm +0,5mm

Intervalo de Densidades (g/cm3) -1,6 +1,6 -2,0 +2,0 -2,4 +2,4 -2,89 2,89

Teor (%)

Cu 0,1 11,1 15,7 26,6 38,9

Pb 0,01 0,009 0,04 0,3 5,1

Zn 0,2 0,02 0,03 0,3 8,3

Sn 0,02 0,01 0,03 0,4 9,2

Peso (%) 24,4 27,8 5,4 12,7 29,8

Rendimento em peso (%) 100 75,6 47,8 42,4 29,8

Teor médio (%)

Cu 18,9 25,0 33,0 35,2 38,9

Pb 1,6 2,1 3,3 3,7 5,1

Zn 2,6 3,3 5,2 5,9 8,3

Sn 2,8 3,7 5,8 6,6 9,2

ƞ (%)

Cu 100 99,9 83,5 79,1 61,2

Pb 100 99,8 99,7 99,5 97,1

Zn 100 98,1 97,9 97,8 96,3

Sn 100 99,8 99,7 99,7 97,9

44

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 1 2 3 4

Teor

médio

(%

)

Densidade (g/cm3)

Cu

Pb

Zn

Sn

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 1.5 2 2.5 3

η (

%)

Teor médio (%)

Cu

Pb

Zn

Sn

Figura 29: Evolução do teor médio do metal em função da densidade para a fracção -1mm +0,5mm.

Figura 30: Evolução da recuperação em metal em função do teor para a fracção -1mm +0,5mm.

45

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50

Rendim

ento

em

peso (

%)

Teor médio (%)

Cu

Analisando os resultados obtidos (Tabela 11 e Figuras 29 a 31), para o ensaio com a

fracção -1mm +0,5mm e para uma densidade de 2,0g/cm3, o rendimento em peso do

concentrado é de 47,8% com recuperações superiores a 97% com excepção para o Cu, que

atinge apenas 84% e teores de 33,0% de Cu, 3,3% de Pb, 5,2% de Zn e 5,8% de Sn.

Rejeitando cerca de 52% têm-se perdas significativas de Cu, 16,5%. Para os outros metais as

perdas são de 0,3% de Pb, 2,1% de Zn e 0,3% de Sn. Os teores no rejeitado são inferiores a

0,2% para todos os metais excepção feita ao Cu, cujo teor no rejeitado é de cerca de 6% por

uma possível contaminação durante o ensaio ou hipotético erro de análise.

Para uma densidade de separação de 2,89g/cm3, o rendimento em peso do afundado é

de 30%, com um teor de 38,9% para o Cu e entre 5% e 10% para os restantes metais (5,1% de

Pb, 8,3% de Zn e 9,2% de Sn) e recuperações superiores a 60%.

Comparando os ensaios de separação densitária, verifica-se que, para uma densidade

de 2,0 g/cm3, a recuperação é superior para a fracção -1mm +0,5mm.

Alguns dos resultados obtidos por EAA são inconsistentes, uma vez que era de esperar

que os teores dos metais fossem aumentando com a densidade de separação sem que

Figura 31: Evolução do rendimento em peso em função do teor em Cu para a fracção -1mm +0,5mm.

46

existissem flutuações significativas entre os resultados, como se verifica para o ensaio de

separação densitária realizado com a fracção -1mm +0,5mm. Este facto pode dever-se a erro

de análise ou a alguma contaminação durante a condução do ensaio.

4.4 – Separação por flutuação por espumas

4.4.1 – Ensaios exploratórios

Nos ensaios exploratórios, utilizaram-se duas amostras distintas: a amostra

fragmentada num fragmentador de garras (fracção -1mm +0,5mm e -0,5mm) e a amostra

fragmentada num fragmentador de lâmina infra 1mm. É de referir que antes de se proceder ao

ensaio foi retirado, manualmente, os novelos de fibra de vidro das fracções provenientes do

fragmentador de garras, porque poderiam interferir negativamente na eficiência dos ensaios.

No caso da fracção -1mm +0,5mm da amostra fragmentada num fragmentador de

garras verificou-se sedimentação das partículas na célula de flutuação, mesmo para

velocidades elevadas de agitação, não permitindo a realização do ensaio.

No caso da fracção -0,5mm da amostra fragmentada num fragmentador de garras os

resultados estão apresentados na Tabela 12. Nesta Tabela apenas são apresentados os

resultados para os metais com maior teor, sendo que os resultados obtidos para os metais Fe,

Ag, Al, e Ni são apresentados no Anexo 4.

47

Tabela 12: Resultados obtidos no ensaio de flutuação para a fracção -0,5mm da amostra fragmentada num fragmentador de garras.

Amostra fragmentada num fragmentador de garras – fracção -0,5 mm

Fluxo Flutuado a 7 minutos 30

segundos Flutuado após 7 minutos 30

segundos Afundado

Teor (%)

Cu 2,1 4,6 21,6

Pb 0,4 0,4 4,2

Zn 0,3 0,2 1,2

Sn 0,5 0,5 5,6

Peso (%) 29,2 7,2 63,6

Rendimento em peso (%)

100 70,8 63,6

Teor médio (%)

Cu 14,7 19,9 21,6

Pb 2,8 3,8 4,2

Zn 0,8 1,1 1,2

Sn 3,7 5,1 5,6

Ƞ (%)

Cu 100 95,8 93,6

Pb 100 96 95,1

Zn 100 90,6 88,9

Sn 100 95,8 94,9

Figura 32: Evolução do teor médio em função do tempo de flutuação para a fracção -0,5mm da amostra fragmentada num fragmentador de garras.

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15

Teor

médio

(%

)

Tempo (minutos)

Cu

Pb

Zn

Sn

48

Figura 33: Evolução da recuperação de metal em função do tempo de flutuação para a fracção -0,5mm da amostra fragmentada num fragmentador de garras.

Analisando os resultados obtidos (Tabela 12 e Figuras 32 a 34) para um tempo de

flutuação de 12 minutos consegue-se recuperar no afundado cerca de 94% de Cu, com um teor

de 21,6% e um rendimento em peso de 64%. Para os diferentes metais, verifica-se que os seus

teores no rejeitado são de cerca de 3% para o Cu. Os outros metais têm teores inferiores a

0,6%. As recuperações no afundado variam entre 88% e 95%.

88

90

92

94

96

98

100

0 5 10 15

η (

%)

Tempo (minutos)

Cu

Pb

Zn

Sn

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25

Rendim

ento

em

peso (

%)

Teor médio (%)

Cu

Figura 34: Evolução do rendimento em peso em função do teor em Cu para a amostra fragmentada num fragmentador de garras.

49

Para a amostra fragmentada num fragmentador de lâminas os resultados obtidos são

apresentados na Tabela 13. Nesta Tabela apenas são apresentados os resultados para os

metais com maior teor, sendo que os resultados obtidos para os metais Fe, Ag, Al e Ni são

apresentados no Anexo 3.

Tabela 13: Resultados obtidos no ensaio de flutuação - Amostra fragmentada num fragmentador de lâminas global.

Amostra fragmentada num fragmentador de lâminas

Fluxo Flutuado

a 1 minuto

Flutuado 2

minutos

Flutuado a 4

minutos

Flutuado a 6

minutos

Flutuado após ácido oleico

Afundado

Teor (%)

Cu 3,7 3,6 3,6 4,6 10,3 35,7

Pb 0,4 0,4 0,3 0,5 0,3 4,8

Zn 0,3 0,3 0,2 0,3 0,2 6,9

Sn 0,8 0,7 0,5 0,9 0,6 8,7

Peso (%) 9,9 4 2,6 2,7 59,5 21,4

Rendimento em peso (%)

100 90,1 86,1 83,5 80,8 21,4

Teor médio (%)

Cu 14,5 15,7 16,2 16,6 17 35,7

Pb 1,3 1,4 1,4 1,5 1,5 4,8

Zn 1,6 1,8 1,9 1,9 2 6,9

Sn 2,4 2,5 2,6 2,7 2,7 8,7

η (%)

Cu 100 97,5 96,5 95,8 95 52,7

Pb 100 96,9 95,7 95,1 94 80,1

Zn 100 98,2 97,5 97,1 96,6 89,4

Sn 100 96,6 95,5 94,9 93,9 78,8

50

Figura 35: Evolução do teor médio em função do tempo para a amostra fragmentada num fragmentador de lâminas.

Figura 36: Evolução da recuperação de metal em função do tempo para a amostra fragmentada num fragmentador de lâminas.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25

η (

%)

Tempo (minutos)

Cu

Pb

Zn

Sn

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 5 10 15 20 25

Teor

médio

(%

)

Tempo (minutos)

Cu

Pb

Zn

Sn

51

Figura 37: Evolução do rendimento em peso em função do teor do Cu para a amostra fragmentada num fragmentador de lâminas.

Analisando os resultados obtidos (Tabela 13 e Figuras 35 a 37), para um tempo de

flutuação de 6 minutos, recuperam-se no afundado 95% de Cu, com um teor de 17%. Para os

restantes metais as recuperações variam entre 94% e 96% com um teor de 1,5% de Pb, 2% de

Zn e 2,7% de Sn. O rendimento em peso é de 80,8%. Rejeitando-se cerca de 19,2%, as perdas

são de 5% de Cu, 6% de Pb, 3,4% de Zn e 6,1% de Sn.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40

Rendim

ento

em

peso (

%)

Teor médio (%)

Cu

52

4.4.1 – Ensaios definitivos

A metodologia utilizada foi idêntica à dos ensaios exploratórios para a amostra

fragmentada num fragmentador de lâminas, no entanto, para dois dos ensaios efectuados,

foram recolhidos flutuados ao minuto 1, 3 e 7 antes da adição de ácido oleico e entre os 12-15

minutos e 15-20 minutos após adição de ácido oleico. Os resultados obtidos são apresentados

nas Tabelas 14 e 15 e nas Figuras 38 a 43. Os resultados obtidos para os metais Ag, Al, Ni e

Fe foram remetidos para o Anexo 4.

Tabela 14: Resultados obtidos no ensaio de flutuação.

Flutuação 2

Fluxo Flutuado

a 1 minuto

Flutuado a 3

minutos

Flutuado a 7

minutos

Flutuado após ácido oleico (12 - 15 minutos)

Flutuado após ácido oleico (15-

20 minutos)

Afundado

Teor (%)

Cu 2,3 2,4 3 9,8 20,8 34,5

Pb 0,3 0,3 0,3 0,2 1,6 5,4

Zn 0,2 0,2 0,2 0,1 1,6 7,6

Sn 0,5 0,6 0,5 0,3 2,6 10,5

Peso (%) 14,4 5,8 3,5 40,4 10,8 22,9

Rendimento em peso (%)

100 85,6 79,7 76,1 34,6 23,5

Teor médio

(%)

Cu 15,1 17,2 18,3 19 30,1 34,5

Pb 2,7 2,9 3,1 3,1 6,5 8,5

Zn 2,1 2,4 2,5 2,6 5,7 7,6

Sn 3 3,4 3,6 3,8 8 10,5

Ƞ (%)

Cu 100 97,8 96,9 96,1 69,2 53,8

Pb 100 92,6 89,6 87,7 83,1 73,4

Zn 100 98,6 98 97,7 95,7 87

Sn 100 97,6 96,4 95,8 91,7 82,1

53

Figura 38: Evolução do teor médio em função do tempo para a flutuação 2.

Figura 39: Evolução da recuperação de metal em função do tempo para a flutuação 2.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 5 10 15 20 25

Teor

médio

(%

)

Tempo (minuto)

Cu

Pb

Zn

Sn

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25

η (

%)

Tempo (minutos)

Cu

Pb

Zn

Sn

54

Figura 40: Evolução do rendimento em peso em função do teor em Cu para a flutuação 2.

Analisando os resultados obtidos (Tabela 14 e Figuras 38 a 40), para um tempo de

flutuação de 7 minutos, recuperam-se no afundado 96,1% de Cu, com um teor de 19% e um

rendimento em peso de 76,1%. Para os restantes metais as recuperações variam entre 87%

para o Pb e superiores para os outros metais com teores de 3,1% de Pb, 2,6% de Zn e 3,8%

de Sn. Rejeitando-se 23,7% as perdas são de 3,9% de Cu, 12,3% de Pb, 2,3% de Zn e 4,2%

de Sn.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40

Rendim

ento

em

peso (

%)

Teor médio (%)

Cu

55

Tabela 15: Resultados obtidos no ensaio de flutuação.

Flutuação 3

Fluxo

Flutuado

a 1

minuto

Flutuado

3

minutos

Flutuado

a 7

minutos

Flutuado

após ácido

oleico (12 -

15 minutos)

Flutuado

após ácido

oleico (15-20

minutos)

Afundado

Teor (%)

Cu 1,7 1,8 2,3 10,7 15,3 37,1

Pb 0,3 0,3 0,2 0,4 1,5 5,3

Zn 0,2 0,2 0,2 0,2 0,5 6,5

Sn 0,5 0,6 0,5 0,7 1,8 9,9

Peso (%) 4,8 4,3 8,7 49,7 5,7 27,2

Rendimento em

peso (%) 100 95,2 90,9 82,3 32,8 27,1

Teor médio

(%)

Cu 16,6 17,3 18,1 19,7 33,3 37,1

Pb 3 2,9 2,9 3,1 6,5 7,6

Zn 1,9 2 2,1 2,3 5,5 6,5

Sn 3,2 3,4 3,5 3,8 8,5 9,9

Ƞ (%)

Cu 100 99,5 99 97,8 65,9 60,6

Pb 100 94 90,3 87,3 72,3 69,6

Zn 100 99,5 99,1 98,2 93 91,5

Sn 100 99,3 98,5 97,1 86,4 83,2

56

Figura 41: Evolução do teor médio em função do tempo para a flutuação 3.

Figura 42: Evolução da recuperação do metal em função do tempo para a flutuação 3.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 5 10 15 20 25

Teor

médio

(%

)

Tempo (minutos)

Cu

Pb

Zn

Sn

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25

η (

%)

Tempo (minutos)

Cu

Pb

Zn

Sn

57

Figura 43: Evolução do rendimento em peso em função do teor em Cu para a flutuação 3.

Analisando os resultados obtidos (Tabela 15 e Figuras 41 a 43), para um tempo de

flutuação de 7 minutos, recuperam-se no afundado 97,8% de Cu, com um teor de 19,7%. Para

os restantes metais as recuperações variam entre 87% e 98% com teores de 3,1% de Pb, 2,3%

de Zn e 3,8% de Sn. Rejeitando cerca de 18% as perdas são de 2,2% de Cu, 12,7% de Pb,

1,8% de Zn e 2,9% de Sn.

Com os ensaios de flutuação, conclui-se que com a adição de ácido oleico se promove

um arrastamento importante dos metais para o flutuado, comprometendo as suas recuperações

no afundado.

Contudo, para um tempo de flutuação de 7 minutos, antes da adição do ácido oleico,

conseguem obter-se recuperações na ordem dos 90% sem prejuízo dos teores.

0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40

Rendim

ento

em

peso (

%)

Teor médio (%)

Cu

58

Capítulo 5 – Conclusões Finais e Trabalho Futuro

A análise química elementar da amostra global permitiu perceber que os teores dos

metais presentes variam com a fracção analisada. Assim, a fracção -0,5mm é mais rica em Al

(2,6%) e Ni (0,9%) que as fracções -4mm +2mm e -1mm +0,5mm; enquanto a fracção -1mm

+0,5mm é a que apresenta um maior teor de Cu (34,5%) e de Ag (0,1%).

A análise granulométrica das amostras fragmentadas em fragmentadores de garras e

de lâminas permitiu determinar que, em ambos os casos, o modelo de

Gates-Gaudin-Schuhmann é o que permite um melhor ajuste aos resultados obtidos.

Com os ensaios de separação densitária, conclui-se que para uma densidade de

separação de 2,0g/cm3 se conseguem obter recuperações superiores a 90% com teores

elevados no concentrado, existindo perdas de metais desprezáveis no rejeitado. A recuperação

é superior para a fracção -1mm +0,5mm.

Os ensaios de flutuação exploratórios permitiram concluir que os resultados obtidos

variavam consoante a fragmentação da amostra, sendo que para amostras fragmentadas num

fragmentador de garras com um calibre inferior a 0,5mm se conseguem obter recuperações de

90% para os metais. Contudo para a amostra de calibre superior a 0,5mm, o ensaio de

flutuação não foi possível porque ocorreu sedimentação da amostra na célula.

Para as amostras fragmentadas num fragmentador de lâminas, verifica-se que, para

um tempo de flutuação de 7 minutos, se conseguem obter recuperações superiores a 90% para

todos os metais, excepção feita para o Pb, cuja recuperação é da ordem dos 87%. Os teores

no concentrado são elevados para todos os casos e no rejeitado os teores são desprezáveis.

Com os ensaios de separação por flutuação, verifica-se que a adição de ácido oleico

permitia obter concentrados com teores mais elevados, no entanto, as recuperações são

inferiores a 65% para o Cu e variam entre 80% e 90% para os restantes metais.

59

5.1 – Trabalho Futuro

Para trabalho futuro, sugere-se:

Determinar o grau de libertação das partículas;

Testar outras variáveis (granulometrias, colectores, depressores, pH) na separação por

flutuação, com o fim de perceber se será possível melhorar os resultados obtidos;

Testar outros métodos de separação física, tais como a separação electrostática e a

separação magnética, determinando as condições óptimas de operação e comparando

esses resultados com os resultados obtidos;

Avaliar a viabilidade dos métodos testados para a sua implementação a nível industrial;

60

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visitado em 25/Julho/2014

63

[48] – http://www.monumentchemical.com/documents/MIBC_Data_and_Safety_Sheet.pdf

25 julho

64

Anexos

Anexo 1 – Metodologia utilizada nos ensaios de Espectrometria de Absorção Atómica

Anexo 2 – Análise granulométrica das 16 amostras fragmentadas num fragmentador de garras

Anexo 3 – Limites de detecção do espectrómetro utilizado para as análises químicas

Anexo 4 – Resultados dos restantes elementos para os ensaios de separação física

(Separação densitária e Separação por flutuação por espumas)

65

ANEXO 1

A caracterização química do material inicial, bem como do material obtido após

realização dos ensaios de separação física é fundamental para a quantificação dos resultados.

A caracterização química foi efectuada por EAA.

Antes de proceder à EAA foi necessário proceder ao ataque das diferentes amostras.

Para este efeito foi utilizada uma solução de água-régia (mistura de ácido clorídrico e de ácido

nítrico numa proporção de 1:3). O procedimento seguido para ataque das amostras encontra-

se representado na Figura abaixo.

Os ensaios de EAA foram efectuados num espectrómetro da marca THERMO

ELEMENTAL, e os elementos analisados foram Cu, Fe, Pd, Ag, Sn, Al, Pb, Ti, Ni, Zn.

Figura 44: Procedimento de ataque das amostras.

A massa utilizada na análise de EAA varia entre 0,5g e 1g. No entanto, as primeiras

amostras foram retiradas sem que, no início, se procedesse a uma amostragem.

Este procedimento foi efectuado para todas as análises de EAA realizadas ao longo

deste trabalho.

66

ANEXO 2

Análise granulométrica das 16 amostras fragmentadas num fragmentador de

garras

Amostra 1

Calibre (mm) % Peso CI(%)

16,0 1,7 100

8,0 53,7 98,3

4,0 27,0 44,7

2,0 10,8 17,7

1,0 4,5 6,9

0,5 2,4 2,4

Total 100,0

Amostra 2

Calibre (mm) % Peso CI (%)

16 2,5 100

8 53,2 97,5

4 26,6 44,3

2 11,3 17,7

1 4,2 6,5

0,5 2,3 2,3

Total 100,0

Amostra 3

Calibre (mm) % Peso CI (%)

16,0 2,9 100,0

8,0 53,4 97,1

4,0 26,3 43,6

2,0 11,1 17,3

1,0 4,0 6,2

0,5 2,3 2,3

Total 100,0

Amostra 4

calibre (mm) Peso (%) CI(%)

16 0,9 100

8 53,3 99,1

4 28 45,8

2 11 17,8

1 4,5 6,9

0,5 2,5 2,5

Total 100

67

Amostra 5

calibre (mm) Peso (%) CI (%)

16 1,5 100

8 53,8 98,5

4 27,2 44,7

2 10,8 17,5

1 4,2 6,7

0,5 2,5 2,5

Total 100

Amostra 6

Calibre (mm) % Peso CI (%)

32 0,0 100

16 1,9 100,0

8 52,8 98,0

4 27,4 45,3

2 11,0 17,9

1 4,4 6,8

0,5 2,5 2,5

Total 100,0

Amostra 7

Calibre (mm) % Peso CI (%)

16 1,9 100,0

8 54,8 98,1

4 26,7 43,3

2 10,4 16,6

1 3,8 6,2

0,5 2,4 2,4

Total 100,0

Amostra 8

Calibre (mm) % Peso CI (%)

16 2,2 100

8 55,1 97,8

4 25,8 42,7

2 10,5 16,9

1 4,1 6,4

0,5 2,3 2,3

Total 100,0

68

Amostra 9

Calibre (mm) % Peso CI(%)

16 2,2 100,0

8 55,4 97,8

4 25,5 42,4

2 10,6 16,9

1 4,0 6,3

0,5 2,3 2,3

Total 100,0

Amostra 10

Calibre (mm) % Peso CI (%)

16,0 1,9 100,0

8,0 56,2 98,1

4,0 24,7 41,9

2,0 11,0 17,2

1,0 4,0 6,2

0,5 2,3 2,3

Total 100,0

Amostra 11

Calibre (mm) % Peso CI (%)

16,0 2,3 100,0

8,0 56,0 97,7

4,0 25,3 41,7

2,0 10,2 16,4

1,0 4,0 6,2

0,5 2,2 2,2

Total 100,0

Amostra 12

Calibre (mm) % Peso CI (%)

16,0 1,5 100,0

8,0 57,8 98,5

4,0 23,8 40,7

2,0 10,6 16,9

1,0 4,0 6,3

0,5 2,2 2,2

Total 100,0

69

Amostra 13

Calibre (mm) % Peso CI (%)

16,0 1,9 100,0

8,0 54,2 98,1

4,0 25,8 43,9

2,0 11,2 18,1

1,0 4,4 6,9

0,5 2,5 2,5

Total 100,0

Amostra 14

Calibre (mm) % Peso CI (%)

16,0 2,3 100,0

8,0 55,7 97,7

4,0 24,9 42,0

2,0 10,7 17,1

1,0 4,1 6,4

0,5 2,3 2,3

Total 100,0

Amostra 15

Calibre (mm) % Peso CI (%)

16,0 1,7 100,0

8,0 54,9 98,3

4,0 25,5 43,4

2,0 11,2 17,8

1,0 4,3 6,6

0,5 2,3 2,3

Total 100,0

Amostra 16

Calibre (mm) % Peso CI (%)

16,0 1,1 100,0

8,0 55,6 98,9

4,0 26,1 43,3

2,0 10,8 17,2

1,0 4,1 6,4

0,5 2,3 2,3

Total 100,0

70

ANEXO 3

Limites de detecção do espectrómetro utilizado para as análises químicas

Elemento Limite de detecção do equipamento

Platina 5ppm

Paládio 2ppm

Titânio 6ppm

71

ANEXO 4

Resultados dos ensaios de separação física para os elementos Fe, Ni, Ag, Al

Ensaios exploratórios de Separação densitária – Fracção -0,5mm

Intervalo de Densidades (g/cm3) -1,6 +1,6-2,0 +2,0 -2,4 +2,4 -2,89 2,89

Teor (%)

Fe 0,3 0,4 2,2 3,4 8,8

Ag 0,02 0,02 0,01 0,02 0,1

Ni 0,1 0,04 0,3 0,1 2,5

Al 0,5 1,8 3,9 4 0,5

Peso (%) 17,5 36,3 17,5 7,5 21,3

Rendimento em peso (%) 100 82,5 46,3 28,8 21,3

Teor médio (%)

Fe 2,7 3,2 5,4 7,4 8,8

Ag 0 0 0,1 0,1 0,1

Ni 0,6 0,7 1,3 1,9 2,5

Al 1,8 2,11 2,4 1,4 0,5

η (%)

Fe 100 98,1 92,7 78,5 69,1

Ag 100 89,9 69 65,6 61,3

Ni 100 98,6 96,2 87,7 86,5

Al 100 95,2 59,5 22,2 5,8

72

Ensaios exploratórios de Separação densitária – Fracção -1mm +0,5mm

Intervalo de Densidades (g/cm3) -1,6 +1,6 -2,0 +2,0 -2,4 +2,4 -2,89 2,89

Teor (%)

Fe 0,1 0,1 0,2 0,5 7,7

Ag 0 0 0,02 0,01 0,1

Ni 0 0 0,1 0,1 1,2

Al 0,9 2,3 9,5 8,9 0,5

Peso (%) 20,4 32 10,5 7,2 29,8

Rendimento em peso (%) 100 79,6 47,5 37 29,8

Teor médio (%)

Fe 2,4 3 5 6,3 7,7

Ag 0 0 0 0,1 0,1

Ni 0,4 0,5 0,8 1 1,2

Al 2,7 3,2 3,8 2,1 0,5

η (%)

Fe 100 99,6 98,6 97,8 96,2

Ag 100 98,3 93,4 84 80,7

Ni 100 99,6 99,2 97,5 96,4

Al 100 93,2 66 29,1 5,5

73

Ensaios definitivos de Separação densitária – Fracção -0,5mm

Intervalo de Densidades (g/cm3) -1,6 +1,6-2,0 +2,0-2,4 +2,4-2,89 2,89

Teor (%)

Fe 0,2 0,6 1,9 4,5 7,3

Ag 0 0 0,1 0,1 0,1

Ni 0 0 0,1 0,2 1,9

Al 0,6 0,8 4,5 3,8 0,6

Peso (%) 27,7 26,5 18,1 4,8 22,9

Rendimento em peso (%) 100 72,3 45,8 27,7 22,9

Teor médio (%)

Fe 2,4 3,3 4,9 6,8 7,3

Ag 0 0,1 0,1 0,1 0,1

Ni 0,5 0,7 1 1,6 1,9

Al 1,5 1,9 2,5 1,2 0,6

η (%)

Fe 100 97,7 91,2 77,2 68,3

Ag 100 93,9 82,1 61,9 51,1

Ni 100 97,7 95,5 91,8 89,8

Al 100 89 75 21,2 9,1

74

Ensaios definitivos de Separação densitária – Fracção -1mm +0,5mm

Intervalo de Densidades (g/cm3) -1,6 +1,6 -2,0 +2,0 – 2,4 +2,4 -2,89 2,89

Teor (%)

Fe 0,04 0,02 0,1 0,6 8,2

Ag 0 0 0 0,01 0,1

Ni 0 0 0,05 0,1 1,4

Al 0,1 0,4 11,2 8,3 2,3

Peso (%) 24,4 27,8 5,4 12,7 29,8

Rp (%) 100 75,6 47,8 42,4 29,8

Teor médio (%)

Fe 2,5 3,3 5,3 5,9 8,2

Ag 0 0 0,1 0,1 0,1

Ni 0,4 0,6 0,9 1 1,4

Al 2,5 3,2 4,9 4,1 2,3

η (%)

Fe 100 99,6 99,4 99,2 96,2

Ag 100 98,6 96,1 94,7 91

Ni 100 99,6 99 98,4 95,5

Al 100 99 94,5 70,2 27,7

75

Ensaios exploratórios de Separação por Flutuação – Fracção -0,5mm da amostra

fragmentada num fragmentador de garras

Amostra fragmentada num fragmentador de garras – fracção -0,5 mm

Fluxo Flutuado a 7 minutos 30

segundos Flutuado após 7 minutos 30

segundos Afundado

Teor (%)

Fe 1,2 1,2 3,4

Ag 0,1 0,1 0,1

Ni 0,1 0,1 1

Al 0,8 0,8 1,3

Peso (%) 29,2 7,2 63,6

Rendimento em peso (%)

100 70,8 63,6

Teor M (%)

Fe 2,6 3,2 3,4

Ag 0,1 0,1 0,1

Ni 0,7 0,9 1

Al 1,1 1,2 1,3

η (%)

Fe 100 86,5 83,3

Ag 100 95,6 95,4

Ni 100 96,7 95,6

Al 100 79,3 74,1

76

Ensaios exploratórios de Separação por Flutuação – Amostra fragmentada num

fragmentador de lâminas

Amostra fragmentada num fragmentador de lâminas

Fluxo Flutuado a 1 minuto

Flutuado 2 minutos

Flutuado a 4 minutos

Flutuado a 6 minutos

Flutuado após ácido

oleico Afundado

Teor (%)

Fe 2,1 1,4 0,9 1,5 0,7 9,4

Ag 0,1 0,1 0 0,1 0 0,1

Ni 0,2 0,2 0,1 0,1 0,1 1,1

Al 3 2,4 1,5 2,8 3,3 4,2

Peso (%) 9,9 4 2,6 2,7 59,5 21,4

Rendimento em peso (%)

100 90,1 86,1 83,5 80,8 21,4

Teor M (%)

Fe 2,8 2,8 2,9 2,9 3 9,4

Ag 0,1 0 0 0 0 0,1

Ni 0,3 0,3 0,3 0,4 0,4 1,1

Al 3,4 3,4 3,5 3,5 3,5 4,2

η (%)

Fe 100 92,4 90,4 89,5 88 72,9

Ag 100 84,9 80,4 78,4 74,8 40,7

Ni 100 94 91,5 90,7 89,9 71,7

Al 100 91,2 88,4 87,2 84,9 26,6

77

Ensaios definitivos de Separação por Flutuação 2 – Amostra fragmentada num

fragmentador de lâminas

Fluxo Flutuado

a 1 minuto

Flutuado 3

minutos

Flutuado a 7

minutos

Flutuado após ácido oleico (12 - 15 minutos)

Flutuado após ácido oleico (15-

20 minutos)

Afundado

Teor (%)

Fe 1,4 1,4 1,4 0,3 2,4 8,9

Ag 0,1 0,1 0,1 0 0,1 0,1

Ni 0,1 0,1 0,1 0,1 0,7 1

Al 0,8 1,5 2,7 0,7 4,4 3,8

Peso (%) 14,4 6 3,6 41,5 11,1 23,5

Rendimento em peso (%)

100 85,6 79,7 76,1 34,6 23,5

Teor M (%)

Fe 2,7 2,9 3,1 3,1 6,5 8,5

Ag 0 0 0 0 0,1 0,1

Ni 0,4 0,4 0,4 0,4 0,9 1

Al 2 2,2 2,2 2,2 4 3,8

η (%)

Fe 100 92,6 89,6 87,7 83,1 73,4

Ag 100 85,5 78,2 73,9 65,5 47,5

Ni 100 96 94,3 93,3 85,2 63,6

Al 100 94,2 89,6 84,7 70 45,3

78

Ensaios definitivos de Separação por Flutuação 3 – Amostra fragmentada num

fragmentador de lâminas

Fluxo Flutuado

a 1 minuto

Flutuado 3 minutos

Flutuado a 7

minutos

Flutuadp após ácido oleico (12 - 15 minutos)

Flutuado após ácido

oleico (15-20 minutos)

Afundado

Teor (%)

Fe 3,7 2,6 1 0,9 1,4 7,6

Ag 0,1 0,1 0,1 0 0,1 0,1

Ni 0,2 0,2 0,1 0,3 0,3 1,2

Al 2 2 1,3 1,9 2,2 3,8

Peso (%) 4,8 4,3 8,7 49,5 5,7 27,1

Rendimento em peso (%)

100 95,2 90,9 82,3 32,3 27,1

Teor M (%)

Fe 3 2,9 2,9 3,1 6,5 7,6

Ag 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1

Ni 0,5 0,5 0,5 0,6 1 1,2

Al 2,4 2,4 2,4 2,5 3,5 3,8

η (%)

Fe 100 94 90,3 87,3 72,3 69,6

Ag 100 94 88,7 80,9 54,4 48,4

Ni 100 98,2 96,5 94,8 66,1 62,8

Al 100 96 92,4 87,7 48,3 43,1