Estudo da biolixiviação e da lixiviação química de um concentrado sulfetado de zinco.

Abstract

A biolixiviação é uma tecnologia já consolidada na indústria mínero-metalúrgica e é aplicada com sucesso no tratamento de minérios refratários de ouro e na recuperação de cobre contido em minérios marginais e rejeitos. Entretanto, os processos biotecnológicos possuem uma cinética mais lenta, quando comparados a processos químicos tradicionalmente empregados no processamento de sulfetos metálicos (lixiviação direta e lixiviação sob pressão). A biolixiviação pode ser associada aos processos de lixiviação direta (LD) e lixiviação sob pressão (LSP) reduzindo o consumo de oxigênio e aumentando a capacidade de produção dos reatores. Neste trabalho, foram estudadas: a biolixiviação, em presença de microrganismos mesófilos e acidófilos (Acidithiobacillus sp.), e a lixiviação química de um concentrado sulfetado de zinco. Durante os ensaios de biolixiviação foram avaliados os efeitos do pH (entre 1,50 e 2,50), da concentração de íon ferroso (entre 0 e 5g/L) e da concentração de íon férrico (entre 0 e 5g/L) tanto sobre o percentual de extração de zinco quanto sobre a velocidade de crescimento do microrganismo. A concentração de íon ferroso em solução, acima de 2g/L, provocou uma fraca influência sobre o crescimento do microorganismo e a velocidade de dissolução do zinco. A adição de íon férrico no início dos ensaios, em uma faixa de concentrações variando entre 1 e 5g/L, aumenta o percentual de extração do metal e não interfere no crescimento do microorganismo, sendo, portanto, benéfica ao processo de biolixiviação. A cepa empregada neste trabalho foi capaz de oxidar todo o enxofre elementar produzido durante a dissolução do sulfeto de zinco. O processo de biolixiviação provoca um aumento da superfície específica do sólido, bem como do volume total de poros e da área dos microporos. Este também provoca uma elevação do d50 (tamanho da malha na qual 50% das partículas do sólido passam) e do dM (diâmetro médio) até um grau de oxidação biológica do sulfeto de 50%. Nos ensaios de lixiviação química, foram estudados os efeitos do grau ou do percentual de biolixiviação do concentrado, da temperatura (entre 40 e 80ºC), da concentração de íon férrico (entre 0,25 e 2,00mol/L) e da velocidade de agitação (entre 240 e 600min. -1 ) sobre a cinética de dissolução do zinco. O método das velocidades iniciais e o modelo do núcleo não-reagido foram empregados para calcular a energia de ativação e a ordem da reação com respeito à concentração de íon férrico. A quantidade de metal solubilizado é fortemente influenciada pela temperatura, de forma que, o aumento da temperatura provoca uma elevação na concentração de metal solubilizado. Existe uma concentração limite ou crítica do agente oxidante acima da qual um posterior aumento não provoca uma elevação na concentração de zinco em solução. Esta concentração crítica é 1,00mol/L para o concentrado e 0,75mol/L para o material previamente biolixiviado. A etapa controladora do processo de lixiviação do sulfeto de zinco é, provavelmente, a reação química na superfície do sulfeto na etapa inicial de lixiviação, e a difusão do íon férrico através da camada de enxofre elementar formada sobre a superfície do sulfeto, durante a etapa final do processo de dissolução. Os valores de energia de ativação determinados são próximos de 10Kcal/mol, enquanto a ordem da reação com respeito a concentração de íon férrico é da ordem de 0,50.