HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• A escolha do método a ser utilizado depende:
• do teor do minério (% do mineral de
interesse)
• da facilidade com que o mineral de interesse
pode ser dissolvido por um reagente
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação no local (“in situ”)
• minério é fragmentado e lixiviado no próprio
local por um longo período de tempo
• minério de baixo teor
• mineração e transporte são operações de
custo elevado
• bons resultados → aplicada em minérios
de altos teores
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação no local (“in situ”)
• Envolve dissolução seletiva de minerais de
valor pela pulverização (quando o corpo do
minério está exposto) ou injeção de agentes
lixiviantes no depósito (quando estiver
submerso) com coleta posterior da soluçãomãe.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação no local (“in situ”)
• Os fatores para um depósito subterrâneo ser
considerado adequado para a lixiviação “in
situ” são:
• O corpo do minério deve estar confinado
entre uma camada impermeável que irá
prevenir as perdas de solução
• Minério deve ser permeável para a
lixiviação em solução
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação no local (“in situ”)
• Técnica de pulverização
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação no local (“in situ”)
• Técnica de injeção
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação no local (“in situ”)
•
Exemplo:
extração
de
depósitos
subterrâneos de sais solúveis, como NaCl,
NaSO4 e trona (Na3HCO3CO3.2H2O), além de
minérios de cobre e urânio.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação no local (“in situ”)
• Exemplo de lixiviações “in situ”
Depósito
Teores
Agente lixiviante
Cobre
alto e baixo
H2SO4
Urânio
baixo
H2SO4 +NaClO3 e
(NH4)2CO3 +
H2O2
Potassa
alto
Água
Sulfato de sódio
alto
Água
Trona
alto
Água
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação no local (“in situ”)
• A presença de pirita (FeS2) nos minérios de
cobre aumenta a taxa de lixiviação devido a
sua oxidação (reação exotérmica) e
consequente formação de H2SO4 e Fe2(SO4)3.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação em pilha ou em depósito (“heap” ou
“dump”)
• Inicialmente, a área deve ser preparada:
• compactação com ligeira inclinação
• cobertura (camada de asfalto) sobre uma
placa de plástico flexível
• O minério britado é então transportado da
mina para a área preparada em pilhas de 10 a
15 metros.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação em pilha ou em depósito (“heap” ou
“dump”)
• O agente lixiviante é pulverizado no topo do
depósito através do qual percola.
• A solução lixiviada é coletada no fundo da
pilha.
• Quando o material é todo lixiviado, o
depósito é abandonado ou removido por
caminhões para um depósito de rejeito, com a
área sendo reutilizada para nova batelada.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação em pilha ou em depósito (“heap” ou
“dump”)
• Os principais problemas da operação em
pilha são:
• obturação com argilas finas, hidróxido
férrico ou sulfatos básicos
• perdas do agente lixiviante por
evaporação, vazamento de solução na
base da pilha e estabelecimento de
caminhos preferenciais (“channelling”)
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação em pilha ou em depósito (“heap” ou
“dump”)
• Exemplos de lixiviações em pilha
Depósito
Teores
Agente lixiviante
Piritas contendo
Cu, Zn e Pb
alto
Água
H2SO4 diluído
Óxido de cobre
baixo ou alto
Urânio
baixo
H2SO4 diluído +
Ar
Ouro
baixo
NaCN +Ar
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação por percolação ou cuba (vat)
• Utilizado nos casos em que o material é
poroso e arenoso, que tende a compactar,
selando as pilhas.
• Fator determinante para boa percolação →
regularidade no tamanho das partículas.
• Nos materiais que apresentam partículas de
tamanhos desiguais, ocorre a compactação
das partículas menores nos espaços entre as
maiores, obstruindo canais de escoamento.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação por percolação ou cuba (vat)
• Logo, a extração torna-se lenta com
formação de caminhos preferenciais →
processo insatisfatório com formação de muita
lama.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação por percolação ou cuba (vat)
• Procedimento da lixiviação por percolação:
• O material é colocado em um tanque
equipado com fundo falso e coberto com
um meio filtrante.
• A solução é adicionada no topo do tanque
permitindo a percolação sobre o material.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação por percolação ou cuba (vat)
• Procedimento da lixiviação por percolação:
• Os tanques são arranjados em um
sistema operando em regime contínuo e
em contracorrente, de forma que a
alimentação do sólido seja adicionada no
último tanque e o agente lixiviante fresco
no
1°
tanque,
sendo
bombeado
sucessivamente para os demais tanques
até atingir o último.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação por percolação ou cuba (vat)
• Capacidade média dos tanques: 12000 ton.
• Ao final da lixiviação, os tanques são
esvaziados com pás mecânicas e nova
batelada é introduzida.
• Tempo de lixiviação: de 2 a 4 dias.
• Empregado na lixiviação de minérios de
ouro, cobre e urânio.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação por percolação ou cuba (vat)
• Vantagens:
• baixo custo de reagente
• produção de soluções com elevadas
concentrações
• eliminação de operações
(decantação e filtração)
onerosas
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação por percolação ou cuba (vat)
• Tanque empregado
percolação:
na
lixiviação
por
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação em polpa ou agitada
• O agente lixiviante é adicionado a um
material finamente moído.
• A mistura forma uma polpa, que é agitada
continuamente para evitar a sedimentação
dos sólidos e concluir o processo de lixiviação
no menor tempo possível.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação em polpa ou agitada
• Esse processo é empregado nas seguintes
condições:
• teor do minério
relativamente alto;
de
alimentação
• os metais de valor são grãos pequenos e
disseminados na rocha, portanto faz-se
necessária a realização de extensivas
etapas de britagem e moagem antes da
lixiviação para expor a superfície do sólido;
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação em polpa ou agitada
• Esse processo é empregado nas seguintes
condições:
• os metais de valor são difíceis para
dissolver exigindo agitação intensa para
elevar a taxa de dissolução
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação em polpa ou agitada
• Os equipamentos tem alto custo.
• É necessário alto índice de recuperação.
• Podem ser adotadas condições de lixiviação
suaves (soluções diluídas + temperatura
ambiente) ou severas (soluções concentradas
ácidas ou básicas + altas temperatura e
pressão).
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
Obs: Métodos de agitação
• A agitação pode ser conduzida de 2 formas:
• Mecânica → usa-se um impelidor
(transmite a energia cinética rotacional)
acoplado a um motor, equipamentos caros
e com alto custo de manutenção.
• Pneumática → usa-se ar comprimido ou
vapor em alta pressão. Sua vantagem é o
menor custo de manutenção por haver
parte móveis no sistema de agitação.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação em polpa ou agitada
• Esse método de lixiviação pode ocorrer a
pressão ambiente ou sob pressão.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação em polpa ou agitada
• A pressão ambiente:
• Pode ser conduzida:
• em vasos abertos ou fechados em
temperaturas ambiente ou moderadas
• em temperaturas próximas ao ponto de
ebulição da solução com o refluxo por
meio da instalação de condensador ou
em reatores vedados para prevenir a
perda de vapor.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação em polpa ou agitada
• Sob pressão:
• Usada em vasos de pressão (autoclaves)
• Pode ser de 2 tipos:
• na ausência de ar ou oxigênio
• na presença de ar ou oxigênio
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação em polpa ou agitada
• Sob pressão
• na ausência de ar ou oxigênio:
• a taxa de lixiviação é baixa em
temperaturas ambiente ou moderada;
• devem ser usadas temperaturas acima
do ponto de ebulição da solução;
• a pressão gerada decorre da pressão
de vapor da solução;
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação em polpa ou agitada
• Sob pressão
• na ausência de ar ou oxigênio:
• aumento da pressão acarreta aumento
do ponto de ebulição da água,
permitindo realizar lixiviações acima de
100°C (tabela no slide seguinte);
• método usado na lixiviação de bauxita,
scheelita e ilmenita.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação em polpa ou agitada
• Sob pressão
• na ausência de ar ou oxigênio:
Pressão (atm)
Temperatura (°C)
1
100
6
159,2
10
180,3
16
201,9
20
213
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Lixiviação em polpa ou agitada
• Sob pressão
• na presença de ar ou oxigênio:
• lixiviação impossível em temperaturas
ambiente ou moderada, a não ser que
ar ou oxigênio atuem como agente
oxidante;
• a pressão parcial de oxigênio é
parâmetro de controle da taxa de
lixiviação;
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Métodos de Lixiviação
• Lixiviação em polpa ou agitada
• Sob pressão
• na presença de ar ou oxigênio:
• até certas temperaturas, a taxa de
lixiviação eleva com o aumento da
pressão parcial de oxigênio;
• O2 é melhor que ar porque reduz a
pressão total da autoclave, logo também
o custo e o tamanho do equipamento.
• Método usado para sulfetos, selenetos
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Processo de cura
• Utilizado quando a lixiviação agitada tornase impossível devido à cristalização da polpa
do minério como uma massa densa nos
primeiros estágios da lixiviação.
• A mistura solidificada é alimentada em um
reator sem agitação, numa temperatura em
torno de 200°C.
• Pode ser conduzida em digestores ou em
fornos rotativos.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Processo de cura
• Os digestores são grandes tanques feitos de
aço revestidos com tijolos resistentes aos
ácidos.
• Usados na lixiviação da ilmenita ou escórias
de titânio com H2SO4 concentrado.
• Os sólidos finamente divididos são
misturados ao ácido. A mistura é aquecida
com vapor (180°C), em pressão elevada, para
iniciar a reação.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Processo de cura
• Atingindo essa temperatura, o material reage
vigorosamente → reação exotérmica
• Material se solidifica, impossibilitando a
agitação
• Após 13h, o material deixa o reator.
• Depois do resfriamento, ácido sulfúrico
diluído (ou água) é adicionado para dissolver
e descarregar a “torta”.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Processo de cura
• Os fornos rotativos são cilindros horizontais
revestidos.
• Possuem leve inclinação para permitir um
fluxo gradual descendente de sólidos da
alimentação à saída do forno.
• São alimentados pela queima de um
combustível carbonáceo.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Processo de cura
• Exemplo de utilização: tratamento da areia
monazítica (contem metais pesados) com
H2SO4 concentrado.
• É preparada uma pasta do material com
ácido para ser queimada no forno a cerca de
200°C.
• O sólido descarregado no forno é lixiviado
com água.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
Lixiviação
• Métodos de Lixiviação
• Processo de cura
• Representação do forno rotativo: