Biolixiviação de cobre com micro-organismos mesófilos e termófilos moderados : sulfetos secundários contendo flúor e placas de circuito impresso.

Abstract

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.