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Bio-oxidação de sulfetos de arsênio e antimônio por Sulfobacillus thermosufidooxidans.
(2016) Silva, Suzimara Reis da; Leão, Versiane Albis; Teixeira, Mônica Cristina; Barbosa, Leonardo de Paiva; Rodrigues, Michael Leonardo Marques
Os sulfetos como a pirita (FeS2) e a arsenopirita (FeAsS), são constituintes frequentes em minérios auríferos. Usualmente, o ouro não é acessível pelo cianeto nesses sulfetos, o que exige a realização de uma etapa de pré-tratamento, antes da extração do metal de interesse (Au e Ag) por meio da cianetação. Dentre os pré-tratamentos de minérios refratários de ouro inclui-se a bio-oxidação, a qual é caracterizada pelo emprego de micro-organismos capazes de oxidar os sulfetos minerais e, assim, expondo o ouro retido na estrutura cristalina dos minerais para posterior lixiviação. O uso de temperaturas mais elevadas pode resultar numa cinética mais rápida de bio-oxidação. Dessa forma, a presente dissertação estudou a bio-oxidação de amostras de um concentrado sulfetado de flotação (10,58% Fe; 1,88 % As; 3,16% Sb e 11,85% S) por Sulfobacillus thermosulfidooxidans, uma bactéria termófila moderada. Foram avaliados os efeitos da concentração inicial de Fe2+ (em g/L: 0,0; 2,5; 5,0 e 10,0), pH da suspensão (1,50, 1,75 e 2,00) e percentual de sólidos (em % (m/v): 1,50; 2,25 e 3,00) na bio-oxidação do concentrado. Os ensaios de bio-oxidação foram realizados em shaker termostatizado, a uma temperatura de 47°C e sob agitação de 150min-1. A eficiência da bio-oxidação foi avaliada através do acompanhamento da extração de arsênio e análise dos resíduos de bio-oxidação por meio das técnicas de DRX e MEV/EDS. O processo de bio-oxidação mediado pela espécie Sulfobacillus thermosulfidooxidans foi mais eficiente quando comparado à lixiviação química pelo oxigênio em solução (ensaios controle). A bio-oxidação foi caracterizada pela precipitação de ferro, arsênio e antimônio (principalmente nos ensaios conduzidos com 10g/L de Fe2+ e pH 2,0). Foi constatado que no ensaio da influência da concentração inicial de Fe2+ os valores finais de extração de arsênio foram iguais a 15,56% (0,0g/L Fe2+), 25,42% (2,5g/L Fe2+), 36,56% (5,0g/L Fe2+) e 46,78% (10,0g/L Fe2+). Diante destes resultados, foi possível inferir que a suplementação de Fe2+, na forma de FeSO4.7H2O, se faz necessária para a eficiência da oxidação da amostra. No estudo da influencia do pH, a maior solubilização de arsênio foi constatada em pH 1,75. Os valores de extração final de arsênio no estudo da influência do percentual de sólidos sobre a bio-oxidação do concentrado foram: 46,21% (1,50% de sólidos), 37,80% (2,25% de sólidos) e 32,80% (3,00% de sólidos). A redução nos valores de extração com o aumento da concentração de sólidos parece estar relacionada com a necessidade de um tempo maior de reação, uma vez que não foi evidenciado prejuízos ao crescimento microbiano. As análises dos resíduos de bio-oxidação através das técnicas de DRX e MEV/EDS confirmaram o efeito catalítico dos micro-organismos na oxidação dos sulfetos em relação à lixiviação química pelo oxigênio dissolvido em solução. Diante disso, verifica-se o uso potencial da espécie Sulfobacillus thermosulfidooxidans na bio-oxidação de minérios refratários de ouro em temperatura mais elevada.
Biolixiviação de cobre com micro-organismos mesófilos e termófilos moderados : sulfetos secundários contendo flúor e placas de circuito impresso.
(2015) Rodrigues, Michael Leonardo Marques; Leão, Versiane Albis
A biolixiviação é uma tecnologia madura, amplamente utilizada na lixiviação de fontes primárias de metais (minérios, concentrados e resíduos) e também pode ser aplicada na reciclagem de metais. A primeira parte da presente tese foi voltada para a biolixiviação de dois minérios sulfetados de cobre contendo uma quantidade significativa de flúor. Uma nova abordagem para a redução da toxicidade do flúor durante os ensaios em coluna foi proposta através da utilização de sulfato de alumínio como complexante dos íons F- em solução. Isto permitiu a diminuição da concentração de HF - uma das principais espécies tóxicas para as bactérias durante o processo de biolixiviação. A recirculação da PLS (pregnant leach solution) bem como a realização de purgas também foram estudadas. As colunas foram inoculadas com micro-organismos mesófilos, a 30 oC (Acidithiobacillus ferrooxidans), o que resultou em extrações de cobre acima de 89%, em aproximadamente 250 dias. Do mesmo modo, em um segundo conjunto de colunas contendo micro-organismos termófilos moderados, a 50 oC (Sulfobacillus thermosulfidooxidans), extrações acima de 90% de cobre foram observadas no mesmo período. Os ensaios foram conduzidos em colunas com dimensões internas de 10 cm de diâmetro por 100 cm de altura e carregadas com 10 kg de minério cominuído a um “top size” de ½‟‟e previamente aglomerado. Inicialmente, concentrações de F- da ordem de 2,5 g/L foram observadas na PLS em ambas as temperaturas devido à rápida dissolução de minerais contendo flúor, o que afetou o processo de biolixiviação logo após a inoculação das colunas. No entanto, sucessivas realizações de purgas nos sistemas reduziram a concentração de flúor para 0,5 g/L–1,5 g/L. Além disso, a adição de Al2(SO4)3 juntamente com o alumínio dissolvido da ganga promoveram o crescimento microbiano, principalmente, no início dos experimentos. Da mesma forma, a produção de Fe3+ (após o crescimento microbiano) também promoveu a redução dos efeitos deletérios do fluoreto. Um parâmetro de toxidade do fluoreto (η) foi proposto para representar a proporção em massa entre fluoreto total, alumínio total e as concentrações de Fe3+ total do sistema. Baixos valores do parâmetro η, como consequência de elevadas concentrações de alumínio e de ferro férrico na PLS, resultaram em um aumento da população bacteriana nos sistemas. Apesar da ausência de ferro férrico e uma elevada concentração de flúor antes da realização da primeira purga, o parâmetro η foi menor do que 0,3 na coluna contendo adição externa de alumínio, a 30 oC. Nesta condição, como o teor de alumínio ultrapassou o de fluoreto, a população bacteriana atingiu 107 células/mL e permitiu a biolixiviação do cobre. Nos ensaios com S. thermosulfidooxidans, os valores de η estiveram próximos de 1 mesmo nas colunas em que o alumínio foi adicionado ao meio de cultura. Neste caso, como não foi observado o crescimento microbiano, um aumento no potencial da solução ocorreu apenas após a realização da primeira purga. Desta forma, a presença de minerais portadores de flúor no minério pode ser um problema importante a ser considerado, porém o conteúdo de ambos os cátions também deve ser analisado. O segundo objetivo da presente tese esteve relacionado a uma nova abordagem para a biolixiviação de cobre de placas de circuito impresso (PCI) com microrganismos termófilos moderados em um reator de tambor rotativo. Em uma etapa preliminar, a lixiviação de PCI foi realizada em erlenmeyers para se avaliar os efeitos do tamanho de partícula (− 208 μm + 147 μm), a concentração de Fe2+ (1,25 g/L−10,0g/L) e pH (1,5−2,5) na biolixiviação de cobre utilizando microrganismos mesófilos e termófilos moderados. Extrações de 100% foram alcançadas apenas com uma porcentagem de sólidos relativamente baixa (10,0 g/L), a partir do tamanho de partícula investigado. Por outro lado, elevadas extrações de cobre foram possíveis a partir de PCI (20 mm) a uma concentração de 25 g/L. Uma vez que as cinéticas de extração do cobre foram favorecidas pelo aumento da temperatura (50 °C) a S. thermosulfidooxidans foi selecionada para os ensaios em um reator de tambor rotativo com PCI a 20 mm. Em condições ótimas, a extração de cobre atingiu 85%, em oito dias de ensaio. Foi observado, através de análises de MEV-EDS, que a dissolução do metal a partir das camadas internas foi restringida devido a uma baixa exposição do cobre. Desta forma, a flexibilidade dos processos de biolixiviação de cobre a partir de fontes primárias e secundárias pôde ser demonstrada.
Biolixiviação de sulfetos secundários de cobre por micro‐organismos mesófilos em diferentes reatores agitados.
(2017) Cruz, Flávio Luciano dos Santos; Leão, Versiane Albis; Oliveira, Víctor de Andrade Alvarenga; Leão, Versiane Albis; Barbosa, Leonardo de Paiva; Rodrigues, Michael Leonardo Marques
A biolixiviação de cobre a partir de sulfetos secundários, tais como a calcocita e a bornita, é amplamente aplicada industrialmente em vários países do mundo. Isso ocorre porque esses sulfetos são facilmente oxidados pelo íon Fe3+ produzido por microorganismos de biolixiviação. No entanto, a biolixiviação pode ser severamente impactada se o minério portar impurezas solúveis que podem afetar o crescimento bacteriano. Este é o caso do fluoreto, que existe como HF nas condições ácidas aplicadas na biolixiviação de metais básicos. Este último pode atravessar membranas celulares e dissociar dentro da célula (por causa de seu pH neutro), reduzindo o crescimento bacteriano. Nesta dissertação foi investigada a influência da concentração de flúor sobre o crescimento de Acidithiobacillus ferrooxidans e revelou que 20 mg.L‐1 F‐total inibiram a biooxidação do íon Fe2+. Tal inibição foi superada por adição de sulfato de alumínio ao meio de crescimento. Em seguida, foi estudada a biolixiviação de um minério de cobre secundário portador de flúor (contendo calcocita e bornita) pela cultura mesófila. Os efeitos do pH bem como as concentrações de Fe2+, Al3+ e Mg2+ na extração de cobre foram determinados, os experimentos foram realizados em frascos Erlenmeyer (250 mL) contendo 100 mL de solução e porcentagem de sólidos a 5% (p/v) agitada a 150 min‐1. A cinética de lixiviação da amostra foi ligeiramente afetada pelo pH e concentrações do íon Fe2+, sendo que as maiores extrações de cobre foram observadas para pH 1,6‐1,8 e 5‐10 g.L‐1 Fe2+. As concentrações de alumínio (até 5 g.L‐1) melhoraram a cinética de extração do cobre à medida que os íons fluoreto foram complexados pelo elemento e a extração final de cobre atingiu 75%. Além disso, propondo uma adaptação ao programa de ensaios metalúrgicos visando uma futura aplicação industrial de lixiviação em pilhas, especificamente em sistemas agitados, a segunda parte da dissertação buscou comparar o perfil de lixiviação de três diferentes reatores (frascos Erlenmeyer, garrafas rotativas e um biorreator agitado mecanicamente) durante a biolixiviação de duas amostras de sulfetos secundários com diferentes teores de cobre e flúor. Na ausência de uma fonte externa de alumínio, os ensaios em Erlenmeyer não mostraram qualquer aumento no potencial da solução, independentemente da amostra de minério estudada. Concentrações de flúor e alumínio em torno de 300 mg.L‐1 foram registradas neste reator e a razão Al/F em torno de 1 explicou o baixo potencial registrado. Por outro lado, nos ensaios em garrafa e biorreator, a amostra de minério com menor teor de cobre produziu alumínio (530 mg.L‐1) acima das concentrações de flúor (380 mg.L‐1), de modo que esse maior índice Al/F estimulou o crescimento bacteriano. Isto se justificou, pelo fato do potencial da solução ter atingido valores acima de 600 mV ao final do experimento, o que indicou o crescimento bacteriano nesses reatores. Quando o alumínio foi adicionado ao meio de crescimento, o potencial da solução aumentou exponencialmente, indicando boa atividade de biolixiviação e até 97% de extração de cobre foi observada nos três reatores, mas as garrafas rotativas apresentaram uma cinética de lixiviação mais rápida devido a altas populações bacterianas (> 108 células. mL‐1) proporcionada por uma melhor aeração da solução (6 mg.L‐1 como a concentração de oxigénio dissolvido).
Caracterização de talco purificado de resíduos de pedra sabão.
(2014) Garcia, Neylor Henrique; Rodrigues, Michael Leonardo Marques; Lima, Margarida Márcia Fernandes; Lima, Rosa Malena Fernandes
Nesse trabalho estão apresentados os resultados dos ensaios de caracterização de talco purificado de resíduos de pedra sabão, oriundos de Santa Rita de Ouro Preto, após lixiviação de concentrados de flotação com ditionito de sódio (Na2S2O4) e ácido clorídrico (HCl). A caracterização tecnológica desses materiais constou de análise granulométrica, efetuada por espalhamento de raios laser (Cilas 1064), difração de raios X (método do pó total), análises químicas, efetuadas por espectroscopia ótica de emissão-plasma de acoplamento indutivo além da determinação de alvura ISO. Para os concentrados de flotação lixiviados com ditionito de sódio e ácido clorídrico foram obtidas alvuras de 73,7 e 79,6%, respectivamente, representado aumento de 3 e 9% em relação a alvura do concentrado da flotação. Verificou-se que cerca de 80% das partículas das amostras de talco lixiviadas encontravam-se abaixo de 10 μm. Os minerais identificados nos difratogramas de raios X foram talco e clinocloro. O maior aumento da alvura do produto lixiviado com HCl, está relacionado com a diminuição dos teores de Fe2O3, Ni, Zn em relação à alimentação (concentrado da flotação).
Caracterização tecnológica de resíduos de oficinas de artesanato de pedra sabão da região de Ouro Preto.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral. Departamento de Engenharia de Minas, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2010) Rodrigues, Michael Leonardo Marques; Lima, Rosa Malena Fernandes
Na região de Santa Rita de Ouro Preto, distrito da cidade de Ouro Preto-MG, existem diversas oficinas de artesanato em pedra-sabão que através da utilização de tornos de madeira fabricam panelas e diversos objetos de adorno. O processo de fabricação desses objetos resulta na produção de uma grande quantidade de finos que, normalmente, são depositados próximo às oficinas sem nenhuma forma de controle. Este projeto se propôs em efetuar a caracterização tecnológica destes resíduos, bem como ensaios de purificação visando o aproveitamento econômico dos mesmos. A determinação da distribuição granulométrica dos resíduos foram efetuadas por peneiramento a úmido e análise em granulômetro a laser, para a fração granulométrica abaixo de 37 μm. Verificou-se que o d80 das amostras ensaiadas variou entre 550 a 1575μm. Na caracterização mineralógica dos finos utilizou-se a difração de raios X pelo método do pó total. As principais fases cristalinas identificadas foram: talco, tremolita, nimita, ilmenita, dolomita, magnetita, magnesita e quartzo na amostra proveniente de Cachoeira do Brumado. Já as amostras da região de Santa Rita de Ouro Preto, além do talco e da nimita, também foram detectados os minerais caolinita e clorita-serpentina. As análises químicas por ICP-OES detectaram a presença de elevados teores de impurezas tais como Fe2O3 e Al2O3 nas amostras analisadas impossibilitam o uso dos resíduos de pedra sabão, sem prévia purificação, para destinações industriais mais nobres. Com base nas análises dos dados, pode-se deduzir a presença de: calcopirita, rodocrosita e arsenopirita. O resíduo de pedra-sabão (amostra global) e fração granulométrica abaixo de 74μm possuem especificações químicas para serem usados na fabricação de inseticidas, têxteis, fertilizantes e rações (veículo). O potencial zeta do talco puro apresentou o PZC em um pH de 2,3. Com relação aos métodos de purificação, utilizaram-se as técnicas de separação magnética de alta intensidade, mesa vibratória, flotação e alvejamento químico. Utilizaram-se ferramentas estatísticas do software MINITAB a fim de se analisar variáveis que possam apresentar influências significativas nesses processos. Dentre esses, os processos de flotação utilizando querosene (coletor), metassilicato de sódio (depressor) e MIBC (espumante) e alvejamento com HCl apresentaram os melhores valores de alvura, gerando concentrados de 71,81% (ISO) e 86,5% (ISO) respectivamente e adequando também estes produtos às especificações para tintas (espalhador), papel (carga), de plásticos (carga e reforço) e plásticos antiaderentes.
Cleaner production of soapstone in the Ouro Preto region of Brazil : a case study.
(2012) Rodrigues, Michael Leonardo Marques; Lima, Rosa Malena Fernandes
Soapstone is a metamorphic rock that is used for ornamental and construction purposes. Rock recovery during the exploitation process is low. Quarries in the state of Minas Gerais in Brazil sell small and lowquality blocks to artisans, who produce pans and souvenirs. This activity constitutes the main economic activity in several places within the Ouro Preto region, such as Santa Rita. Soapstone artisan workshops produce a large quantity of powder (approximately 10e15% rock recovery), which is discarded carelessly, often causing environmental problems. The objective of this study was to characterise and purify soapstone powder from the workshop of an artisan who works exclusively with rocks from Bandeiras-Santa Rita de Ouro Preto in order to identify potential applications for the residues and purified products. First, the mineralogical composition was determined by X-ray diffractometry, the size distribution was determined by sieving and the chemical composition of the residue was determined by inductively coupled plasmaeoptical emission spectroscopy (ICP-OES). Next, purification tests were performed by magnetic separation for fraction sizes larger than 74 mm. Fraction sizes smaller than 74 mm were purified by flotation and leaching with hydrochloric acid. This research shows that it is possible to recover almost all residues of both small and large size distributions for use as insecticide filler. In addition, it is possible to recover 100% and 96% of fraction sizes larger and smaller than 74 mm, respectively, for use in the paper industry (wallpaper and packaging). For more valuable applications, it is necessary to leach the purified material from flotation using hydrochloric acid. In addition to decreasing the environmental impact of soapstone powder discharge, it is possible for soapstone artisans to sell this powder for a profit, whether it is purified or not.
Column bioleaching of fluoride-containing secondary copper sulfide ores : experiments with Sulfobacillus thermosulfidooxidans.
(2019) Rodrigues, Michael Leonardo Marques; Santos, Guilherme H. A.; Leôncio, Hamilton Cristiano; Leão, Versiane Albis
Bioleaching is a mature technology, which is widely employed commercially in the leaching of primary sources of metals (ores, concentrates, and mine residues). The current work discussed the effects of aluminum sulfate additions to the growth medium, PLS recirculation and bleeding on the column bioleaching of secondary copper sulfide ores with a significant content of fluoride-containing minerals. Fluoride is toxic to bacteria at the pH of bioleaching but its toxicity may be overcome in the presence of soluble aluminum and ferric iron. Therefore, experiments were carried out in 10 × 100 cm height aerated columns, loaded with 10 kg of crushed and agglomerated copper ore and inoculated with Sulfobacillus thermosulfidooxidans. Initially, fluoride concentrations of up to 2.5 g/L in the pregnant leach solution were observed due to the fast dissolution of fluoride-bearing minerals. Aluminum was added to the leaching solution to reduce the Al/F ratio so that the concentration of HF (the main toxic species) was decreased, but while the total fluoride concentration was higher than that of aluminum, the bacterial population as low. Therefore, the current work emphasizes that it is possible to set up conditions to enable bioleaching even at high fluoride concentrations. Following this approach, copper extractions above 90% were achieved for a H2SO4 consumption ranging from 128.8 to 206.1 Kg/ton.
Copper extraction from coarsely ground printed circuit boards using moderate thermophilic bacteria in a rotating-drum reactor.
(2015) Rodrigues, Michael Leonardo Marques; Leão, Versiane Albis; Gomes, Otavio; Lambert, Fanny; Bastin, David; Gaydardzhiev, Stoyan
The current work reports on a new approach for copper bioleaching from Printed Circuit Board (PCB) by moderate thermophiles in a rotating-drum reactor. Initially leaching of PCB was carried out in shake flasks to assess the effects of particle size (_208 lm + 147 lm), ferrous iron concentration (1.25–10.0 g/L) and pH (1.5–2.5) on copper leaching using mesophile and moderate thermophile microorganisms. Only at a relatively low solid content (10.0 g/L) complete copper extraction was achieved from the particle size investigated. Conversely, high copper extractions were possible from coarse-ground PCB (20 mm-long) working with increased solids concentration (up to 25.0 g/L). Because there was as the faster leaching kinetics at 50 _C Sulfobacillus thermosulfidooxidans was selected for experiments in a rotating-drum reactor with the coarser-sized PCB sheets. Under optimal conditions, copper extraction reached 85%, in 8 days and microscopic observations by SEM–EDS of the on nonleached and leached material suggested that metal dissolution from the internal layers was restricted by the fact that metal surface was not entirely available and accessible for the solution in the case of the 20 mm-size sheets.
Desenvolvimento de uma rota tecnológica envolvendo processamentos mecânico e hidrometalúrgico para a extração de prata presente em placas de circuito impresso.
(2019) Pereira, Matheus Mello; Leão, Versiane Albis; Rodrigues, Michael Leonardo Marques; Silva, Gilmare Antônia da; Majuste, Daniel; Rodrigues, Michael Leonardo Marques; Leão, Versiane Albis
A reposição de produtos em um curto período de tempo é amplamente incentivada pela indústria eletrônica, o que resulta na produção de um volume considerável de resíduos eletrônicos após um período predefinido de validade. Portanto, a reciclagem de Resíduos de Equipamentos Eletroeletrônicos (REEE) é um desafio para todos os países, sendo considerada um dos problemas mais debatidos no século XXI, motivando instituições governamentais de ensino e pesquisa e também do setor privado a desenvolverem tecnologias amparadas no conceito de Produção Mais Limpa (P+L) e aumentar a ecoeficiência dos processos de produção. A presente dissertação visou, primeiramente, processar mecanicamente Placas de Circuito Impresso (PCI), por meio de redução de tamanho, separação e concentração das mesmas. Além disso, as diferentes frações produzidas pelo processamento mecânico das PCI desmanteladas foram caracterizadas física e quimicamente, a fim de determinar a composição química e confirmar a liberação de partículas. O procedimento adotado envolveu as etapas de desmantelamento manual e processamento mecânico, incluindo moagem, separação magnética e eletrostática. A etapa de caracterização física envolveu a determinação da distribuição granulométrica, enquanto as análises por ICP-OES e SEM-EDS foram aplicadas para caracterizar e quantificar os elementos químicos presentes em cada fração. Após a separação magnética, observou-se que as percentagens das frações magnética e não magnética foram de 15,18% e 56,70%, respectivamente. A fração magnética foi composta por partículas mais finas (d90 = 0,50 mm), enquanto a fração não magnética teve uma distribuição granulométrica semelhante à das PCI cominuídas, ambas com um d90 de aproximadamente 1,10 mm. Por meio da caracterização química, determinou-se a composição de todas as frações. As PCI cominuídas foram compostas por: 21,40 ± 2,64% Cu; 5,45 ± 0,26% Ca; 2,43 ± 0,62% Pb; 1,52 ± 0,04% de Al; 0,23 ± 0,10% Fe; 0,23 ± 0,04% Ni; 406,31 ± 17,15 ppm Ag, 228,37 ± 3,36 ppm Au e outros elementos químicos presentes em menores quantidades, como cádmio e zinco. Na fração magnética, observou-se a concentração de ferro, níquel, prata e ouro que atingiram 1,26 ± 0,33%, 1,24 ± 0,27%, 650,03 ± 77,60 ppm e 504,88 ± 18,53 ppm, respectivamente. No caso do cobre, a fração magnética apresentou um teor de 11,27 ± 1,41%, correspondendo a cerca de 50% do valor obtido na fração não magnética. Dessa forma, o ferro, níquel, prata e ouro concentraram-se na fração magnética, enquanto o cobre concentrou-se na fração não magnética. O segundo objetivo da presente dissertação visou investigar a lixiviação de prata contido em PCI utilizando soluções de cloreto de sódio/hipoclorito de cálcio como agentes lixiviantes. Ademais, otimizar a extração de prata considerando as variáveis independentes (i) densidade de polpa, (ii) concentração de hipoclorito de cálcio, (iii) concentração de cloreto de sódio e (iv) tempo por meio de planejamentos experimentais multivariados, o qual consistiu, incialmente, de estudo de triagem usando um planejamento fatorial completo 24 e, posteriormente, realizou-se a Metodologia de Superfície de Resposta (MSR) via planejamento composto central esférico. Os ensaios de lixiviação foram realizados em bateladas, em um shaker termostatizado, sob agitação de 160 min-1 e temperatura de 30 ± 2 ºC. As condições ótimas para a lixiviação de prata foram densidade de polpa de 48 g.L-1, concentração de hipoclorito de cálcio de 165 g.L-1, concentração de cloreto de sódio 65 g.L-1 e tempo de 200 min, alcançando uma extração de 95,29 ± 0,72% de prata. Em suma, notou-se que a rota hidrometalúrgica empregada possibilitou a obtenção de extração de prata satisfatória, apresentando um potencial de aplicação industrial.
Estudo das reações da calcopirita com enxofre elementar gasoso para produzir fases lixiviáveis.
(2018) Cheloni, Letícia Maria de Melo Silva; Leão, Versiane Albis; Rodrigues, Michael Leonardo Marques; Rouse, Patricia Radino; Oliveira, Víctor de Andrade Alvarenga; Rodrigues, Michael Leonardo Marques; Leão, Versiane Albis
Os concentrados calcopiríticos são tratados majoritariamente por rotas pirometalúrgicas, tendo em vista a refratariedade do mineral em solução de sulfato férrico – mais amplamente aplicada industrialmente. Etapas de pré-tratamento, como a sulfidização, têm sido propostas com o objetivo de aumentar a extração de cobre na etapa de lixiviação. Esta abordagem se adequa particularmente aos concentrados calcopiríticos com elevados teores de elementos deletérios a operações pirometalúrgicas, tais como flúor e arsênio. Assim, reações entre o concentrado calcopirítico e enxofre elementar realizadas em temperaturas entre 350ºC e 450ºC foram realizadas, seguida da quantificação das fases pelo refinamento de Rietveld. Os produtos dos ensaios de sulfidização foram então lixiviados, por soluções contendo 0,125mol/L de Fe3+ e 0,3mol/L de H2SO4. A lixiviação foi realizada em Erlenmeyers contendo 200mL, 0,25% (m/V) de densidade de sólidos e o efeito da temperatura (32ºC, 40ºC e 70ºC) foi investigado. A análise quantitativa de DRX, realizada pelo método de Rietveld, revelou que o concentrado apresentou 78,6% de calcopirita, o que foi consistente com o resultado obtido pela análise química (75,9%). As fases covelita, nukundamita, bornita e pirita sintéticas foram produzidas pela mistura do concentrado com enxofre elementar dependendo do parâmetro sob investigação, isto é, (i) relação mássica calcopirita/enxofre 1/1 e 1/2, (ii) temperatura (350ºC, 400ºC e 450ºC) e (iii) tempo de reação (60min e 90min). Para o tempo de reação de 90min e relação mássica de calcopirita/enxofre de 1/2, 36,0% de covelita sintética, 4,1% de calcopirita e 42,8% de pirita foram encontrados a 350ºC. À 400ºC, a quantificação foi de 24,7% de nukundamita sintética, 16,1% de covelita sintética e 7,7% de bornita sintética, 38,1% de pirita sintética. E à temperatura de 450ºC, 39,8% de bornita sintética e 42,6% de pirita sintética foram produzidos. As extrações de cobre da lixiviação química encontradas para cada sulfeto sintético foram comparadas com a do concentrado calcopirítico original. A extração máxima de cobre foi de 78%, alcançada após a sulfidização do concentrado a 450ºC (bornita sintética foi o produto), frente a uma recuperação de apenas 14% para o concentrado calcopirítico original. Diante de valores superiores de extração de cobre da bornita sintética em relação à calcopirita, pode-se concluir que foi possível transformar a calcopirita em uma fase mais facilmente lixiviável.
Multivariate study of a novel hydrometallurgical route employing chloride/hypochlorite for leaching silver from printed circuit boards.
(2020) Pereira, Matheus Mello; Costa, Fabio Oliveira; Gomes, Rodrigo Ferreira; Rodrigues, Michael Leonardo Marques; Silva, Gilmare Antônia da; Leão, Versiane Albis
The rapidly expanding use of electronic products has led to the generation of very large quantities of waste electrical and electronic equipment (WEEE). This waste essentially consists of polymeric, ceramic, and metallic materials, with the metal fraction including noble and base metals, which may be toxic. It is therefore important to recycle printed circuit boards (PCBs) for both economic and environmental reasons, especially since this solid waste contains noble metals (gold and silver). Given this background, the aim of the present work was to develop a hydrometallurgical route for leaching ofthe silver presentin computer PCBs, using a combination of sodium chloride and calcium hypochlorite as the lixiviants. Optimization was performed of the following independent variables: (i) pulp density, (ii) calcium hypochlorite concentration, (iii) sodium chloride concentration, and (iv) leaching time. Multivariate experimental designs were employed, consisting of a 24 full factorial design and response surface methodology with a spherical central composite design (CCD). The operational conditions were varied according to the mathematical equation obtained from the CCD, in order to find their best values which resulted in the maximum Ag extraction. The optimal conditions for the leaching of silver were a pulp density of 48 g L−1, calcium hypochlorite concentration of 165 g L−1, sodium chloride concentration of 65 g L−1, and extraction time of 200 min, resulting in 95.29 ± 0.72% extraction of silver. Silver was dissolved by forming complexes with chloride, being AgCl3− 4 (aq) the predominant specie. In summary, the hydrometallurgical route employed in this work enabled satisfactory and environmentally favorable extraction of silver.
Purificação de resíduos de oficina de artesanato em pedra-sabão por flotação e alvejamento químico.
(2011) Rodrigues, Michael Leonardo Marques; Lima, Rosa Malena Fernandes
Na região de Ouro Preto-MG, existem diversas oficinas de artesanato em pedra-sabão. Nessas oficinas, o processo de fabricação de panelas e objetos de adorno, produz uma grande quantidade de resíduos, que, normalmente, são depositados nas proximidades das oficinas, sem nenhuma forma de controle. Esse trabalho teve por objetivo recuperar o talco contido na fração granulométrica abaixo de 74μm desses resíduos através de purificação por flotação e alvejamento químico com HCl. Entre as variáveis estudadas na flotação, apenas a porcentagem de sólidos e a dosagem de espumante se mostraram significativas com relação às variáveis-respostas: recuperação mássica e alvura. Nesse processo, produziu-se um concentrado com alvura (ISO) de 68,56% e com composição química que está de acordo com as especificações de tinta (espalhador) e papel (carga). Após alvejamento químico do concentrado de flotação, foram obtidos alvura (ISO) de 84,0% e teores químicos que estão dentro das especificações da indústria de plásticos (carga e reforço) e plásticos antiaderentes.
Recovering gold from mine tailings : a selection of reactors for bio-oxidation at high pulp densities.
(2020) Rodrigues, Michael Leonardo Marques; Giardini, Romeu Marra Neto; Pereira, Igor J. U. V.; Leão, Versiane Albis
Biomining is one of the few cost-effective technologies that can be applied to low-grade ores and also mining tailings. In the current work, the bio-oxidation of a gold sulphide flotation tailing at high pulp densities was investigated and information for the high cyanide consumption commonly reported in bio-oxidative processes are discussed in order to promote less use of this chemical reagent during cyanidation. RESULTS: Different reactors were compared alongside the performance of strains of At. ferrooxidans and S. thermosulfidooxidans. Shaking flasks tests performed using 5% solids (w/v) revealed that the mesophiles presented a faster adaptation to the solids and resulted in better tailings oxidation as compared to the moderate thermophile. Rolling bottles (pilot scale rotating-drum) experiments, carried out afterwards, enabled the adaptation of the At. ferrooxidans strain to 20% solids (w/v). This adapted strain was thus utilized in a 10 litrestirred tank reactor (pilot scale stirred tank) experiment at the same pulp density. The concentration of the ferrous iron used in the bio-oxidation step had a detrimental effect on the cyanide consumption during cyanidation of the bio-oxidised material. The cyanide consumption varied from 6.9kg/t to 13.7kg/t as the initial Fe2+ concentration increased from 0.0g/L to 10.0g/L Fe2+, respectively in the shaking flasks. CONCLUSION: Higher pulp densities (20% solids (w/v)) resulted in a lower cyanide consumption, which was around 7.0kg/t in the experiments carried out in both rolling bottle and stirred tank reactor when 5.0g/L Fe2+ was used during bio-oxidation. This cyanide consumption was associated to a gold extraction around 95%.
Reduction roasting and bioleaching of a limonite ore.
(2021) Oliveira, Víctor de Andrade Alvarenga; Rodrigues, Michael Leonardo Marques; Leão, Versiane Albis
Two of the main challenges presented by the implementation of nickel laterites atmospheric acid leaching are: (i) high acid consumption and (ii) high final iron concentrations in the PLS. In the current work, a novel process was devised by applying pyrometallurgical and bio-hydrometallurgical operations. The experimental set-up comprised the reduction of a nickel limonitic ore with hydrogen gas in a rotary kiln, at 900 ◦C, until all the goethite was converted to metallic iron. Subsequently, the reduced sample was bioleached by mesophilic microorganisms grown on Fe2+ (Acidithiobacillus ferrooxidans) at 5% solids, 32 ◦C, and pH < 3. The results showed that an increase in the Eh values, promoted by the bacteria, resulted in the leaching Fe, Ni and Co, therefore a dissolution of 92% of the nickel and 35% of the cobalt was observed in experiments carried out with 35 Kg H2SO4/(ton of the reduced ore). The iron concentration in the liquor generated under these experimental conditions was below 5 mg/L owing to the fact that Fe3+ precipitated as jarosite. The experimental conditions applied also resulted in low acid consumption and the final total iron concentration was also reduced in the leach liquor (< 200 mg/L), which were considerably lower than the values reported for the HPAL process.