HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA · Lixiviação • Métodos de Lixiviação • Lixiviação no local (“in situ”) • minério é fragmentado e lixiviado no próprio local

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


• 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


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• 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 solução-mãe.


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• 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


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• Técnica de pulverização


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• Técnica de injeção


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• Exemplo: extração de depósitos subterrâneos de sais solúveis, como NaCl, NaSO4 e trona (Na3HCO3CO3.2H2O), além de minérios de cobre e urânio.


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• Exemplo de lixiviações “in situ”


Depósito Teores Agente lixiviante

Cobre alto e baixo H2SO4

Urânio baixoH2SO4 + NaClO3 e (NH4)2CO3 + H2O2

Potassa alto Água

Sulfato de sódio alto Água

Trona alto Água

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• 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.


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• 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.


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• 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.


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• 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”)


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• Exemplos de lixiviações em pilha


Depósito Teores Agente lixiviante

Piritas contendo Cu, Zn e Pb

alto Água

Óxido de cobre baixo ou altoH2SO4 diluído

Urânio baixo H2SO4 diluído + Ar

Ouro baixo NaCN + Ar

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• 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.


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• Logo, a extração torna-se lenta com formação de caminhos preferenciais → processo insatisfatório com formação de muita lama.


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• 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.


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• 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.


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• 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.


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• Vantagens:

• baixo custo de reagente

• produção de soluções com elevadas concentrações

• eliminação de operações onerosas (decantação e filtração)


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• Tanque empregado na lixiviação por percolação:


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• 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.


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• Esse processo é empregado nas seguintes condições:

• teor do minério de alimentação relativamente alto;

• 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;


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• Esse processo é empregado nas seguintes condições:

• os metais de valor são difíceis para dissolver exigindo agitação intensa para elevar a taxa de dissolução


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• 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).


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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.


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• Esse método de lixiviação pode ocorrer a pressão ambiente ou sob pressão.


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• 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.


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• 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


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• 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;


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• Sob pressão


• 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.


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• Sob pressão



Pressão (atm) Temperatura (°C)

1 100

6 159,2

10 180,3

16 201,9

20 213

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• 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;


Métodos de Lixiviação


• 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 e teluretos


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• Processo de cura

• Utilizado quando a lixiviação agitada torna-se 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.


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• 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.


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• 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”.


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• 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.


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• 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.


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• Representação do forno rotativo:


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