hidrometalurgia e eletrometalurgia - 1ª aula

HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA

Prof. Carlos Falco Jr.

Definio de HIDROMETALURGIA parte da metalurgia que engloba os processos de extrao de metais, nos quais a principal etapa de separao metal-ganga envolve reaes de dissoluo do metal-minrio em meio aquoso.


Definio de ELETROMETALURGIA parte da metalurgia que engloba os processos de obteno de metais atravs da eletrlise.

Definio de eletrlise reao de oxirreduo oposta quela que ocorre numa clula galvnica, sendo, portanto, um fenmeno fsico-qumico no espontneo; um processo que separa os elementos qumicos de um composto atravs do uso da corrente eltrica.


Operaes unitrias em Hidrometalurgia:

Lixiviao

Precipitao de compostos

Troca inica

Extrao por solventes

Cementao

Eletrorrecuperao

Eletrorrefino de metais


Lixiviao

Definio Processo de extrao de um constituinte solvel de um slido utilizando um solvente (agente lixiviante).


Lixiviao

Objetivos:

Abertura de minrios, concentrados ou outros produtos metalrgicos a fim de solubilizar o metal de valor

Lixiviar os constituintes facilmente solveis (geralmente os minerais de ganga) de um minrio ou concentrado para aumentar seu teor ou pureza; isto um mtodo de beneficiamento qumico


Lixiviao

Escolha de um agente lixiviante depende dos seguintes fatores:

Solubilidade reagente que confira solubilidade elevada e rpida do material a ser lixiviado

Custo reagente caro indesejvel visto que a perda no manuseio elevar o custo operacional


Lixiviao


Material de construo se for corrosivo, ter de ser manuseado em tanques de ao inoxidvel, titnio ou hastalloy (liga de nquel e outros metais patenteada pela companhia Haynes International), tornando o custo mais elevado.


Lixiviao


Seletividade o reagente dever extrair somente o componente desejado

Regenerao a capacidade de regenerao do reagente para reciclo de grande importncia


Lixiviao Agentes lixiviantes podem ser usados individualmente ou em combinao com agentes oxidantes e, em poucos casos, com agentes redutores.

Agentes lixiviantes comumente empregados:


Categoria Reagente

gua H2Ocidos H2SO4, HCl, HNO3, HF,

H2SO3, H2SiF6, H2SO5, gua rgia

Bases NaOH, NH4OHSolues aquosas de sais FeCl3, Fe2(SO4)3, Na2CO3,

NaCN, Na2S, NaCl, (NH4)2SO3, Na2S2O3

Cloro aquoso e hipoclorito Cl2(aq), HClO, NaClO

Lixiviao

Exemplos de agentes lixiviantes:

a)gua

Ideal por ser barata e no corrosiva

Ao limitada para poucos minerais


Lixiviao

a)gua

Pode ser empregada como agente lixiviante para os seguintes minerais:

sais naturais minerais de Na e K ocorrem naturalmente tais como boratos, carbonatos, cloretos, nitratos e sulfatos, que so rapidamente solveis em gua. So lixiviados, filtrados para separar a argila e as solues concentradas por evaporao e os cristais puros so obtidos por cristalizao.


Lixiviao

a)gua


poeiras de chamins algumas contem componentes solveis em gua. Exemplo: materiais produzido na oxidao do molibdnio so enriquecidos em xido de rutnio, que solvel em gua, formando o cido perrnico.

Re2O7 + H2O 2 HReO4


Lixiviao

a)gua


cinzas as cinzas produzidas pela calcinao contem materiais solveis em gua. Exemplo: recuperao de sulfato de cobre e outros metais no ferrosos a partir de cinzas de pirita.


Lixiviao

a)gua


concentrados de sulfetos sulfetos so dissolvidos pela gua na presena de ar e oxignio sob presso, em temperatura em torno de 200C, sendo convertidos em sulfatos:

NiS(s) + 2 O2 NiSO4(aq)


Lixiviao

b) cidos

Agentes lixiviantes mais comuns

Podem ser no-oxidantes, oxidantes e redutores

Podem agir de diferentes maneiras dependendo das condies empregadas


Lixiviao

b) cidos

cidos no-oxidantes so aqueles em que sua reao envolve somente seu on H+. Exemplo: Fe(OH)3 pode ser dissolvido em qualquer cido formando ons frrico.

Fe(OH)3 + 3 H+ Fe3+ + 3 H2O


Lixiviao

b) cidos

cidos no-oxidantes

Ou o ferro metlico se dissolve em qualquer cido diludo com a liberao de hidrognio (processo de oxirreduo):

Fe Fe2+ + 2e-

2H+ + 2e- H2

A reao total ser: Fe + 2H+ Fe2+ + H2


Lixiviao

b) cidos

cidos oxidantes so aqueles em que o H+ e o nion participam da reao. Exemplo: cido ntrico (H+ e NO3- participam da reao)

4 H+ + NO3- + 3e- NO + 2 H2O

2 H+ + NO3- + e- NO2 + H2O


Lixiviao

b) cidos

cidos oxidantes Exemplo: cido sulfrico concentrado oxidante porque reagem H+ e SO42- participam da reao.

4 H+ + SO42- + 2e- SO2 + 2 H2O

Obs: Os gases envolvidos durante esta reao devem ser coletados e usados para regenerar o respectivo cido para reciclo.


Lixiviao

b) cidos

cidos redutores so aqueles que sofrem oxidao durante a reao. Exemplo: cido sulfuroso, muito reativo, oxidado a cido sulfrico.

H2SO3 + H2O SO42- + 4 H+ + 2e-


Lixiviao

b) cidos

cidos redutores Exemplo: gua rgia (1 HNO3 conc: 3 HCl) solubiliza ouro e grande parte dos metais nobres. Usada, principalmente, na dissoluo de ligas de ouro para o refino. A ao de dissolver decorre da formao de cloro e cloreto nitroso.

HNO3 + 3 HCl Cl2 + NOCl + 2H2O


Lixiviao

c) Bases

Exemplos:

NaOH dissoluo de Al2O3 a partir da bauxita e na lixiviao de minrios wolframita [(Fe, Mn)WO4] e scheelita (CaWO4)

NH4OH extrao de metais como Cu, Co e Ni, a partir de seus minrios, com formao de aminas complexas solveis, [M(NH3)n]2+.


Lixiviao

d) Sais em solues aquosas

Fe3(SO4)2 ou FeCl3 so usados principalmente na lixiviao de MeS. A reao de oxirreduo conforme descrita abaixo:

MeS Me2+ + S + 2e-

Fe3+ + e- Fe2+

Reao global: MeS + 2 Fe3+ Me2+ + 2 Fe2+ + S

Obs: Fe3+ precipita em condies ambientes. O pH deve estar abaixo de 3 a Tamb.


Lixiviao

e) Carbonatos alcalinos

As solues de Na2CO3 so alcalinas, logo adequadas ao tratamento de minrios, nos quais as gangas consomem quantidades considerveis de cidos.

Muito utilizados na lixiviao de urnio e alguns minrios de tungstnio.

(NH4)2CO3 usado tambm por ser menos reativo com a ganga do minrio.


Lixiviao

f) Cianetos

Os sais alcalinos de cianeto so empregados principalmente na lixiviao do ouro e da prata a partir de seus minrios.

Este processo chamado de cianetao.


Lixiviao

g) Sulfeto de sdio

Utilizado na lixiviao de sulfetos minerais que formam sulfetos complexos insolveis como de arsnio, antimnio, estanho e mercrio:

Sb2S3 + 3 S2- 2 [SbS3]3-


Lixiviao

h) Cloreto de sdio

As solues de cloreto de sdio so utilizadas principalmente para dissolver sulfato de chumbo e cloreto de chumbo.

PbSO4 + 2 Cl- [PbCl4]2- + SO42-

PbCl2 + 2 Cl- [PbCl4]2-


Lixiviao

i) Outros agentes lixiviantes

O sulfeto de amnio tem um pH neutro propcio para a lixiviao de minerais de xido de cobre.

CuO + (NH4)2SO3 + H2O CuSO3 + 2 NH4OH

O tiossulfato de sdio usado na lixiviao do AgCl na calcinao de sais de minrios de cobre.

2 AgCl + 3 S2O32- [Ag2(S2O3)3]4- + 2 Cl-


Lixiviao

j) Cloretos e cloro dissolvido

Eram utilizados antigamente para a lixiviao do ouro a partir dos seus minrios antes da descoberta da cianetao. Porm, o cloro era incapaz de solubilizar a prata presente nos minrios de ouro.


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hidrometalurgia e eletrometalurgia - 1ª aula

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