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    Avaliação da seletividade na flotação entre smithsonita e dolomita com xanato : estudos fundamentais.
    (2020) Alves, Maísa Oliveira; Lima, Rosa Malena Fernandes; Lima, Rosa Malena Fernandes; Souza, Adelson Dias de; Luz, José Aurélio Medeiros da
    O zinco é um metal amplamente utilizado em diversos setores industriais, e seus depósitos são encontrados na forma sulfetada ou oxidada. Nos depósitos de minérios sulfetados, a esfalerita é o mineral-minério de zinco, que é a principal fonte deste metal. Para aproveitamento desses depósitos faz-se necessária a lavra e benefiamento dos depósitos oxidados, constituídos por silicatos/óxidos (hemimorfita, willemita e hidrozincita) e carbonato (smithsonita) de zinco. Os depósitos de zinco brasileiros conhecidos localizam-se em Minas Gerais, entre os municípios de Paracatu (minério sulfetado) e Vazante (minério oxidado), explotados pela empresa Nexa Resources. Na mesma região localiza-se o depósito de minério de zinco oxidado de Ambrósia Norte, que contém a smithsonita como principal mineral-minério, associada à minerais de ganga como a dolomita, quartzo, caulinita, micas, óxidos de ferro, sulfetos e outros. Logo, faz-se necessário estudos de possíveis rotas de beneficiamento visando a separação seletiva entre a smithsonita e dolomita, uma vez que os íons provenientes da solubilização de carbonatos (smithsonita e dolomita) e posterior hidrólises dos mesmos podem influenciar na seletividade do processo. Este trabalho avaliou a flotação aniônica da smithsonita e dolomita empregando amil xantato de potássio como coletor e silicato de sódio como depressor, além de avaliar a influência do sulfeto de sódio e sulfato de cobre na superfície dos minerais, bem como dos cátions provenientes da dissolução dos mesmos (Zn2+, Ca2+ e Mg2+). Em uma primeira etapa foram efetuados ensaios de microflotação com as amostras minerais puras (smithsonita e dolomita) para determinação das condições de separação seletiva entre os mesmos, que foi alcançada em pH=5,5, com flotabilidade da smithsonita e dolomita iguais a 84,4 e 8,1%, respectivamente, para concentrações de 10-4 M de Na2S e CuSO4 e 10-3 M de amil xantato de potássio. Verificou-se que ambos minerais foram deprimidos com silicato de sódio para todas as concentrações avaliadas. Os íons Zn2+ ativaram a dolomita, que atingiu flotabilidade de 68,3% na concentração de 10-6 M. Os estudos de mecanismos de adsorção dos íons e reagentes utilizados sobre as superfícies de ambos minerais foram efetuados por medidas de mobilidade eletroforética em função do pH e espectroscopia no infravermelho para pH 5,5. Em geral, o potencial eletrocinético dos minerais tornou-se menos negativo na presença do CuSO4 devido à adsorção dos íons Cu2+, que é a espécie dominante neste valor de pH. Posteriormente, o módulo negativo dos mesmos aumentou após condicionamento com xantato, evidenciando a adsorção deste reagente sobre ambos minerais, que foi comprovada pela identificação de bandas provenientes do coletor nos espectros infravermelhos da smithsonita condicionada com amil xantato de potássio, na ausência e presença do sulfeto de sódio e sulfato de cobre. Não foram identificadas alterações nos espectros infravermelhos da dolomita na presença dos reagentes estudados, confirmando que os mesmos não possuem ação sobre o mineral.
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    Bioleaching and chemical leaching as an integrated process in the zinc industry.
    (2007) Souza, Adelson Dias de; Pina, Pablo dos Santos; Leão, Versiane Albis
    This work sought to integrate bioleaching and chemical leaching as a cost-effective process to treat zinc sulphides. The continuous bioleaching of a sphalerite concentrate, assaying 51.4% Zn, 1.9% Pb, 31.8% S and 9.0% Fe with mesophile iron and sulphur-oxidizing bacteria followed by chemical leaching of the bioleaching residue were assessed. In the bioleaching step, the first reactor was used to produce Fe(III) concentrations as high as 20 g/L. This solution was fed to the subsequent bioleaching reactors to oxidize sphalerite. It was possible to achieve 30% zinc extraction for 70 h residence time. In chemical leaching experiments, carried out with the residue of the bioleaching step, the effects Fetotal and acidity on zinc extraction were studied. It was noticed that Fe(III) concentrations over 12 g/L did not affect zinc recoveries. Furthermore, the higher the acidity, the larger the zinc recovery, for experiments carried out up to 181 g/L sulphuric acid. The results have demonstrated that it is possible to devise a new process capable of achieving 96% zinc extraction, similarly to the conventional roasting–leaching–electrolysis process.
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    Bioleaching of a complex nickel–iron concentrate by mesophile bacteria.
    (2006) Santos, Luciano Rodrigo Gomes; Barbosa, Alexandre Ferraz; Souza, Adelson Dias de; Leão, Versiane Albis
    This work investigates the bioleaching of a complex nickel–iron concentrate (pentlandite, pyrrhotite, and minor amounts of chalcopyrite) using acidophile iron-oxidizing bacteria. It aims to improve the understanding of the mechanism of bacterial action on nickel sulphide bioleaching. The effects of the external addition of Fe(II) and the mineralogical assembly on the extraction of nickel are evaluated. A high nickel extraction (around 70%) can be achieved in batch experiments. Moreover, the external addition of iron has not shown any effect on the extraction of the metal, emphasizing the importance of pyrrhotite dissolution in the first step of bioleaching. It was also examined the morphological features of the sulphides as well as the leach residues and reactions products formed during bioleaching. It was noticed that elemental sulphur was produced on pyrrhotite surfaces, which dissolves ahead of pentlandite. A discussion on how galvanic interactions affect the reactivity of sulphide mineral and the formation of bioleaching products is also presented.
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    Cinética de lixiviação dos concentrados de zinco utilizados na Votorantim metais.
    (Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2007) Souza, Adelson Dias de; Leão, Versiane Albis
    A cinética de lixiviação de concentrados de zinco (sulfetados e silicatados) foi estudada no presente trabalho. Primeramente, foram avaliados os efeitos de temperatura, concentrações de íon férrico e ácido sulfúrico, velocidade de agitação e tamanho de partícula sobre a cinética de lixiviação de um concentrado sulfetado em soluções ácidas de sulfato férrico. O processo de lixiviação pôde ser separado em dois estágios. Inicialmente, a cinética de dissolução do concentrado sulfetado era controlada por reação química na superfície das partículas de sulfeto de zinco. Posteriormente, a cinética de dissolução era controlada pela difusão do íon férrico através da camada de enxofre elementar (camada de cinza) formada na superfície do sólido. A energia de ativação da etapa controlada por reação química foi de 6,6kcal/mol (27,5kJ/mol) e o valor encontrado para o estágio final, controlado por difusão do reagente na camada de produto foi de 4,7kcal/mol (19,6kJ/mol). As ordens de reação com respeito à concentração de íon férrico e ácido sulfúrico eram cerca de 0,50 e 1,00, respectivamente. As análises de MEV-EDS das partículas de sulfeto “in natura” e lixiviadas mostraram um progressivo aumento da espessura da camada de enxofre elementar sobre a superfície do sólido. A formação desta camada de enxofre era uma evidência adicional da mudança da etapa controladora do processo de dissolução do sulfeto com o progresso da reação. Também foi estudada a cinética de lixiviação do concentrado calcinado de silicato de zinco, incluindo os efeitos do tamanho de partícula (0,038–0,075mm), temperatura (30 o C–50 o C) e concentração inicial de ácido (0,2–1,0 mol/L). Os resultados mostraram que a redução do tamanho de partícula aumenta levemente a velocidade de lixiviação, enquanto a temperatura e a concentração de ácido sulfúrico têm uma grande influência na dissolução. À medida que ocorre a lixiviação, há uma progressiva dissolução da willemita mantendo-seas fases ricas em quartzo e ferro praticamente inertes. Dentre os modelos cinéticos aplicados a sólidos porosos testados no presente trabalho, o “modelo do grão” com controle por difusão nos poros descreveu de forma satisfatória a cinética de dissolução do concentrado calcinado silicatado de zinco. Através da utilização deste modelo, foi possível determinar a energia de ativação e ordem de reação com respeito a concentração de ácido sulfúrico, obtendo os valores de 50,7kJ/mol e 0,64, respectivamente, os quais são, provavelmente, conseqüências da natureza paralela dos processos de difusão e reação química no sólido poroso. Além disto, os estudos de lixiviação do silicato de zinco mostraram que o teor de ferro no concentrado silicatado de zinco não afeta a extração de zinco, uma vez que a cinética de dissolução dos concentrados com alto teor (10-11%) ou baixo teor (3%) é similar. A energia de ativação encontrada para a lixiviação do concentrado de alto ferro, 13,1±5,1kcal/mol, era estatisticamente igual àquela observada para o material com baixo teor de ferro, 16,0±2,2kcal/mol, sugerindo que o processo de dissoluçãode ambos os materiais seja controlado pela mesma etapa controladora. As análises estatísticas dos experimentos de lixiviação mostraram que o aumento do teor de ferro no silicato de 5% para 9% não resultou em redução significativa nas extrações. Para os concentrados de baixo teor, a extração foi de 98,5% enquanto que para os de alto teor foi de 97,5%. Além disto, o concentrado com alto teor de ferro viabiliza uma maior recuperação de massa durante o processo de flotação do minério silicatado. Foi proposta uma nova rota tecnológica para utilização de concentrado com altoteor de ferro, que inclui a remoção de impurezas (Ge, As, Sb), eliminando a necessidadede integração com processo RLE.
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    Efeito dos reagentes utilizados na flotação catiônica de minério oxidado de zinco de Ambrósia Norte em óxido de ferro e quartzo.
    (2021) Duarte, Geraldo Magela Pereira; Lima, Rosa Malena Fernandes; Lima, Rosa Malena Fernandes; Souza, Adelson Dias de; Reis, Érica Linhares
    Devido à grande eficácia do Zn na proteção do aço contra a corrosão e da facilidade de combinar-se com vários elementos químicos, o mesmo é o mais importante metal não ferroso aplicado a diversos segmentos industriais. A Nexa Resources é a única empresa que extrai zinco em território brasileiro. Um de seus depósitos, Ambrósia Norte, possui smithsonita (mineral minério) associada a óxidos de ferro, quartzo e dolomita. Neste trabalho foram feitos ensaios de flotação em bancada em pH 11 variando as concentrações do sulfeto de sódio (2000-3000 g/t), silicato de sódio (500-1000 g/t) e amina (400-800 g/t). Os resultados obtidos foram insatisfatórios não permitindo sua aplicabilidade em escala industrial. Logo, fez-se necessário avaliar o efeito dos reagentes utilizados na flotação catiônica de minério oxidado de zinco em óxido de ferro e quartzo. Para tal foram efetuados ensaios de microflotação, potencial eletrocinético e estudos de adsorção seguido de espectroscopia infravermelha a transformada de Fourrier. Através dos ensaios de microflotação, constatou-se que o quartzo e a hematita possuem alta flotabilidade com amina em pH 11 (>80%). A presença do silicato de sódio não causou alteração significativa na flotabilidade dos minerais, porém o sulfeto de sódio causou efeito depressor sobre a hematita, reduzindo sua flotabilidade para 23%. Ao analisar a presença dos íons Zn, Ca e Mg, constatou-se que nenhum deles na concentração utilizada 10-4 M) interfere significativamente na flotabilidade do quartzo no sistema contendo silicato de sódio, sulfeto de sódio e amina, alteração inferior a 2%. Já para a hematita, a presença do Zn ativou a superfície do mineral, anulando o efeito depressor do sulfeto de sódio, restaurando a flotabilidade do mineral para 76%. A presença dos íons Ca, Mg e Zn deixaram os potenciais eletrocinético dos minerais menos negativos, com exceção a hematita na presença do Mg ou Ca seguido do condicionamento sequencial de silicato de sódio, sulfeto de sódio e amina. Somente a amina provocou alterações nos espectros infravermelhos da smithsonita, hematita e quartzo. Observou-se que os íons Zn influenciam na flotação da smithsonita e óxidos de ferro e que se torna inviável realizar a separação seletiva entre smithsonita, quartzo e óxidos de ferro na flotação catiônica, utilizando silicato de sódio e sulfeto de sódio.
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    Effect of iron in zinc silicate concentrate on leaching with sulphuric acid.
    (2009) Souza, Adelson Dias de; Pina, Pablo dos Santos; Santos, Fabiano Mariel Fernandes dos; Silva, Carlos Antônio da; Leão, Versiane Albis
    It is shown that the iron content in zinc silicate concentrates with either high (8–11%) or low (3%) iron does not significantly affect the kinetics or overall recovery of zinc extraction in sulphuric acid. Most of the iron was present as hematite and franklinite with little iron contained in willemite. A small reduction in zinc recovery from 98.5% to 97.5% was observed for silicate ores containing 12% iron. The activation energy determined from high-iron concentrate leaching, 78±12 kJ/mol, is statistically similar to that from low-iron concentrate, 67±10 kJ/mol, suggesting the same rate-controlling step. The leaching of high high-iron concentrates enables a higher mass recovery during flotation. A flowsheet is proposed comprising a magnetic separation step to produce a magnetic and a non-magnetic product so that iron dissolution from the magnetic concentrate acts as a source of soluble iron for impurities removal.
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    Flotação da smithsonita e da dolomita utilizando amina : estudos fundamentais.
    (2018) Souza, Tamiris Fonseca de; Lima, Rosa Malena Fernandes; Lima, Rosa Malena Fernandes; Rodrigues, Otávia Martins Silva; Souza, Adelson Dias de
    Flotação catiônica minérios de zinco oxidados, usualmente é efetuada com sulfetização prévia dos minerais de zinco. Na literatura existem diversos estudos de flotação catiônica seletiva entre a smithsonita (ZnCO3) associada a calcita (CaCO3). No entanto, existem poucos estudos efetuados com a dolomita, que é o principal mineral de ganga carbonatada do depósito de Ambrósia Norte, localizado em Minas Gerais, Brasil. Neste trabalho foram efetuados estudos fundamentais, através de ensaios de microflotação em tubo de Hallimond modificado e medidas de potencial zeta, da smithsonita e da dolomita, usando o coletor eterdiamina, visando à obtenção de condições de separação seletiva entre os dois minerais. Utilizou-se o silicato de sódio como depressor, o sulfeto de sódio (Na2S) como agente sulfetizante e os cloretos de magnésio, cálcio e zinco como fonte dos cátions Mg2+, Ca2+ e Zn2+. Verificou-se que as condição ótima de flotação foi alcançada em pH 11 (flotabilidade da smithsonita = 80,05% e flotabilidade da dolomita = 57,39%). O Na2S possibilitou aumento acentuado na recuperação da smithsonita, que atingiu 97,36% de flotabilidade para a concentração de 5,0x10-3 M de Na2S, o que implica em menor consumo de amina. O silicato de sódio funcionou como depressor da dolomita, a 6,0 mg/L a flotabilidade desse mineral foi igual a 46,47%. No caso da smithsonita, o silicato de sódio favoreceu a flotabilidade, que foi de 92,39% para a concentração de depressor igual a 9,0 mg/L. Os ensaios na presença dos cátions Mg2+ e Ca2+ afetaram a flotabilidade da smithsonita apenas para as concentrações de 5,0x10-6 M de MgCl2 e 1,0x10-5 M de CaCl2, que apresentaram flotabilidades iguais a 78,91% e 67,70%, respetivamente. Os cátions Zn2+ ativaram a dolomita, que atingiu flotabilidade de 87,33% para a concentração de 1,0x10-5 M de ZnCl2. De modo geral, verificou-se aumento dos valores de potencial zeta dos minerais após o condicionamento dos mesmos com os cátions em relação aos valores na ausência dos sais.
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    Flotação de minério de zinco oxidado com oleato de sódio e amina.
    (2018) Ferreira, Pedro Henrique Tófani; Lima, Rosa Malena Fernandes; Souza, Adelson Dias de; Luz, José Aurélio Medeiros da; Lima, Rosa Malena Fernandes
    O trabalho teve por objetivo avaliar o desempenho da flotação aniônica e catiônica de minério de zinco oxidado, tomando como base estudos prévios de microflotação efetuados com smithsonita e dolomita provenientes do depósito da região de Ambrósia Norte/MG. Análise química inicial do minério indicou teor de 10,7% de Zn, 30,4% de Fe, 6,4% de Si, 2,4 % de Pb e 2,4% de Al. Os minerais identificados por difração de raios X e análise termogravimétrica foram smithsonita, goethita, cerussita, quartzo e dolomita. Tanto na flotação aniônica, em pH 9,5 como na flotação catiônica, em pH 11 foi utilizado planejamento fatorial de experimentos com réplica. Os fatores investigados na flotação aniônica foram a porcentagem de sólidos (30%-40%), dosagem do silicato de sódio (500-1000 g/t), dosagem do oleato de sódio (300-500 g/t) e deslamagem (sim-não). Os principais fatores que influenciaram na seletividade do Zn foram a dosagem do coletor e do depressor, enquanto para a recuperação metalúrgica foi a deslamagem e a dosagem de silicato de sódio. As condições otimizadas para esta rota foram 40% de sólidos, 500 g/t de silicato de sódio, 500 g/t de oleato de sódio e minério deslamado. Nestas condições foi alcançado teor de 31,4% com recuperação global metalúrgica de 76,0%. A flotação catiônica, efetuada com amostra deslamada, teve como fatores a porcentagem de sólidos (30-40%), dosagem do sulfeto de sódio (3000-7000 g/t), silicato de sódio (600-1000 g/t) e amina (500-800 g/t). O fator mais significativo foi a dosagem do sulfetizante, seguido pela dosagem da amina. O sulfetizante na dosagem de 7000 g/t deprimiu a smithsonita, além de diminuir a recuperação mássica. As condições otimizadas foram 30% de sólidos, 3000 g/t do sulfetizante, 1000 g/t de depressor e 800 g/t de amina. Utilizou-se óleo de pinho como espumante, na dosagem de 120 g/t e obteve-se teor de 17,1% de Zn e recuperação de 42%.
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    Flotação de smothsonita e dolomita com oleato de sódio/silicato de sódio : estudos fundamentais.
    (2016) Araújo, Ana Carolina Arantes; Lima, Rosa Malena Fernandes; Souza, Adelson Dias de; Pereira, Carlos Alberto
    Neste trabalho estudou-se a separação seletiva por flotação dos minerais smithsonita e dolomita em amostras provenientes da região de Paracatu-Vazante, Minas Gerais/Brasil. Utilizou-se oleato de sódio como coletor e silicato de sódio como depressor. Estudou-se também a influência do sulfeto de sódio na superfície dos minerais e dos cátions (CaCl2, MgCl2 e ZnCl2) provenientes da dissolução destes. Para tal, realizaram-se estudos fundamentais, envolvendo testes de microflotação em tubo de Hallimond modificado e medidas de potencial zeta, variando a concentração dos reagentes e pH do meio. Com base nos estudos de microflotação efetuados em pH 9,5 observou-se que o oleato de sódio possui maior afinidade com a smithsonita (flotabilidade = 97,8 %) em relação à dolomita (flotabilidade = 68,6 %). O silicato de sódio deprimiu a dolomita, a 10,0 mg/L a flotabilidade foi igual a 6,51 %, o que não foi observado para a smithsonita, que obteve 98,4 % de flotabilidade. Porém, o excesso de silicato de sódio (150,0 mg/L) também deprimiu a smithsonita (flotabilidade = 35,8 %). O sulfeto de sódio deprimiu os dois minerais, a 10,0 mg/L a flotabilidade da smithsonita e dolomita foram iguais a 14,6 % e 7,8 % respectivamente. Os cátions Ca2+ e Mg2+ deprimiram a smithsonita, sendo o íon Ca2+ mais efetivo na depressão do mineral em todas as concentrações testadas. Com 1,0x10-3 mol/L as flotabilidades da smithsonita foram iguais a 8,6 % (Ca2+) e 87,9 % (Mg2+). O cátion Zn2+, nas concentrações igual e menor que 1,0x10-5 mol/L, ativou a dolomita, porém, em concentrações maiores que 1,0x10-5 mol/L, deprimiu o mineral. De modo geral, os valores de potencial zeta medidos para os dois minerais tornaram-se menos negativos na presença dos cátions comparados aos valores na ausência deles. Ambos os minerais foram deprimidos quando condicionados com os cátions, seguido de condicionamento com silicato de sódio. Observou-se que os íons em solução influenciam na flotação da smithsonita e dolomita, sendo necessário o controle dos íons para promover a separação seletiva entre os dois minerais.
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    High-temperature bioleaching of nickel sulfides : thermodynamic and kinetic implications.
    (2010) Cruz, Flávio Luciano dos Santos; Oliveira, Víctor de Andrade Alvarenga; Guimarães, Damaris; Souza, Adelson Dias de; Leão, Versiane Albis
    The effect of temperature on nickel sulfide bioleaching was studied in the presence of mesophile (Acidithiobacillus ferrooxidans) and moderate thermophile (Sulfobacillus thermosulfidooxidans) strains and the results were discussed in terms of sulfide dissolution thermodynamics (Eh–pH diagrams) and kinetics (cyclic voltammetry). It was observed that in the pH range 1.8–2.0 the highest nickel dissolution was achieved which reached 50% for mesophiles and over 80% for moderate thermophiles. External ferrous iron addition had no effect on the metal dissolution at 34 °C, but adversely affected nickel leaching at higher temperatures. The best outcomes were accomplished with low FeSO4 additions (2.5 g/L) at 50 °C. Pyrrhotite dissolution avoided the need for external iron addition, providing Fe2+ concentrations as high as 7 g/L during bioleaching, which supports bacterial growth. Eh–pH diagrams for pentlandite and pyrrhotite show a negligible effect of temperature on the stability field of each sulfide whilst cyclic voltammetry indicated that temperature has the strongest influence on pyrrhotite oxidation. The latter along with a rapid increase in solution potential (Eh) explains the higher and faster extraction observed with S. thermosulfidooxidans.
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    A kinetic study of the sulphuric acid leaching of a zinc silicate calcine.
    (2007) Souza, Adelson Dias de; Pina, Pablo dos Santos; Lima, Ermani Vinicius de Oliveira; Silva, Carlos Antônio da; Leão, Versiane Albis
    Recent developments of acid leaching and solvent extraction of zinc silicate ores have produced renewed commercial interest. However, the leaching kinetics of these concentrates has received little attention. This work, therefore, addresses the leaching of a zinc silicate concentrate in sulphuric acid. The effects of particle size (0.038–0.075mm), temperature (30–50°C) and initial acid concentration (0.2–1.0mol/L) were studied. The results show that decreasing the particle size while increasing the temperature and acid concentration increase the leaching rate. As leaching occurs, there is a progressive dissolution of willemite whil e the quartz and iron-containing phases remain inert. Among the kinetic models of the porous solids tested, the grain model with porous diffusion control successfully described the zinc leaching kinetics. The model enabled the determination of an activation energy of 51.9 ± 2.8kJ/mol and a reaction order of 0.64 ± 0.12 with respect to sulphuric acid, which are likely to be a consequence of the parallel nature of diffusion and chemical reaction in porous solids.
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    Oxidação de sulfetos de níquel com microorganismos mesófilos.
    (2008) Santos, Luciano Rodrigo Gomes; Barbosa, Alexandre Ferraz; Souza, Adelson Dias de; Leão, Versiane Albis
    A oxidação de sulfetos metálicos tem sido associada à drenagem ácida de mina, um dos maiores problemas ambientais na mineração. Uma das formas de se acelerar a oxidação desses sulfetos é a biolixivação, na qual o crescimento desses microorganismos é favorecido. Foi estudada, nesse trabalho, a oxidação de um concentrado sulfetado complexo de pentlandita/pirrotita utilizando bactérias mesófilas. Foram avaliados os efeitos do pH e do percentual de sólidos sobre a extração do níquel. Os resultados indicaram que a biolixiviação pode ser uma alternativa viável ao processamento de sulfetos complexos de ferro e de níquel, uma vez que foram obtidos percentuais de extração acima de 60%. O pH possui pequena influência nos percentuais de extração obtidos, sendo o valor ideal igual a 2,0. Sua influência parece estar ligada, principalmente, à regulação da atividade bacteriana. Percentuais de sólidos elevados (aproximadamente de 10%) podem ser praticados, sem apresentarem diferenças significativas na extração final de níquel, pois a transferência gasosa no sistema é pouco comprometida. Dessa forma, o fator limitante da atividade bacteriana, em percentuais elevados de sólidos, é a disponibilidade de dióxido de carbono.
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    Processo integrado : biolixiviação e lixiviação química na indústria do zinco.
    (Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2005) Souza, Adelson Dias de; Leão, Versiane Albis
    É apresentada uma revisão dos processos existentes para a produção de zinco como também dos parâmetros que influenciam na biolixiviação e lixiviação química de concentrados de esfalerita de zinco (ZnS), em ensaios contínuos e em batelada, na escala de bancada. Na etapa de biolixiviação, foram estudados os efeitos de concentrações de ferro total, ferroso e férrico, granulometria e tempo de residência em ensaios contínuos sobre o concentrado de esfalerita de zinco, com 51,42% Zn; 1,87% Pb; 31,84% S e 8,95% Fe, empregando microrganismos do gênero Acidithiobacillus sp. Observou-se que praticamente todo o ferro(II) era oxidado a ferro(III) pelo microorganismo. Houve uma tendência ao aumento global de extração de zinco com a elevação da concentração de ferro total, predominantemente ferro(III). A mesma tendência de aumento da extração de zinco era também observada com remoagem do concentrado de 85 para 93% passante em 20µm. Foi possível obter uma extração mínima de zinco de 25% após 50 horas de tempo de residência e a recuperação de zinco cresceu 10% ao se aumentar o tempo de residência para 70 horas. Na etapa de lixiviação química posterior, foram estudados os efeitos de diferentes concentrações de ferro total, ferro(II) e ferro(III), acidez, tempo de residência, percentual de sólidos, como também a influência do reagente lignosulfonato de sódio sobre o concentrado biolixiviado. Os resultados indicaram que, de modo semelhante à tendência observada nos ensaios de biolixiviação, a concentração de ferro total, predominantemente ferro(III), influiu na extração de zinco, mas a partir da adição de 12g/L em ferro(III), não houve mais aumento significativo de extração. Na relação entre concentrações de ferro(II) e ferro(III), observou-se que a concentração de ferro(III) era menor que 3,0g/L durante quase todo o período de lixiviação química, indicando que a oxidação do ZnS do concentrado biolixiviado era mais rápida que a oxidação do ferro(II) a ferro(III), ou seja, a demanda de oxidante não era satisfeita pelo processo de adição de oxigênio gasoso. Também o aumento de acidez contribuiu para a elevação da extração de zinco, nos ensaios, até o nível de 181g/L de ácido sulfúrico de adição inicial. O tempo de residência para rendimentos atrativos de recuperação de zinco (acima de 95%) era ainda elevado (72 horas), devido à inadequação dos equipamentos utilizados, não sendo obtida a eficácia desejada no sistema de reação do oxigênio gasoso. A extração de zinco decresceu acentuadamente com o aumento do percentual de sólidos de 10 para 15%. Não houve influência da adição de lignosulfonato de sódio, para aumentar a recuperação de zinco durante a lixiviação química com oxigênio. Os resultados demonstraram que era possível propor um novo processo para produção de zinco, utilizando biolixiviação e lixiviação química, obtendo-se extração de zinco de até 97,5% sem passar pelos processos convencionais completos de ustulação-lixiviação, lixiviação sob pressão, ou lixiviação atmosférica; processos estes de maiores custos operacionais e de investimentos. O melhor rendimento foi obtido quando se trabalhou com polpas com elevada acidez (181g/L de ácido sulfúrico inicial) e granulometria do concentrado de até 93% passante em 20µm. Foi possível gerar um balanço de massa consistente, quando se integrou o novo processo ao RLE (ustulação-lixiviação-eletrólise, em inglês), para obter soluções de zinco com concentrações admissíveis (mínimo de 95g/L de zinco), para alimentação de eletrólises industriais.
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    Reagentes alternativos ao sulfeto de sódio na flotação do minério de chumbo e zinco.
    (2020) Stopa, Isabela dos Santos; Pereira, Carlos Alberto; Nogueira, Francielle Câmara; Pereira, Carlos Alberto; São José, Fábio de; Souza, Adelson Dias de
    O sulfeto de sódio é um reagente que pertence ao grupo dos ativadores e é comumente utilizado na flotação do minério silicatado de chumbo e zinco com função de melhorar a seletividade do principal coletor: amina. Essa interação ativador/coletor é de suma importância para o sucesso da concentração. Atualmente, o sulfeto de sódio é produzido e comercializado, principalmente, pela China, condição que o torna um produto caro e de difícil acesso. A exigência de maior conhecimento de reagentes alternativos ao sulfeto de sódio impulsionou a realização deste trabalho que se trata da caracterização e flotação do minério de zinco willemítico proveniente da mineradora Nexa Resources (Vazante – MG). A flotação foi realizada em cinco etapas rougher, sendo a primeira delas a rougher Pb1, que gerou um concentrado de chumbo. O rejeito dessa etapa foi novamente flotado em mais quatro etapas (rougher Zn1, Zn2, Zn3 e Zn4), gerando concentrados de zinco e um rejeito final. Para tal, foram utilizados reagentes alternativos cedidos pela empresa Pietschemicals, de forma a comparar com os reagentes usualmente utilizados nesse tipo de flotação (denominados reagentes padrão). Os reagentes alternativos ativadores foram: o sulfidrato associado ao hidróxido de sódio e oito reagentes Pietschemicals ativadores, a saber, sulfidrato modificado, HS75, LQ7501, LQ7502, LQ7503, TGS-40, DCT- X e TADT-C. Foi testada também a combinação desses reagentes com a emulsão de amina e diesel e três aminas modificadas Pietschemicals (Flotasil 42L2, Flotasil 42L3, Flotasil 42LL02), com intuito de aumentar a adesão partícula-bolha e, consequentemente, os valores de recuperação metalúrgica e teor. Por meio das massas e teores obtidos em cada etapa do processo, foi analisada e comparada a recuperação metalúrgica de chumbo e zinco de cada flotação e, também, o teor de chumbo na etapa rouhgher de flotação de chumbo e o teor ponderado do concentrado final de zinco. Para o zinco, os reagentes HS75 (90,3%), sulfidrato associado ao hidróxido de sódio (91,9%), LQ7501 (90,5%), LQ7502 (90,6%) e LQ7503 (90,7%) foram eficazes na ativação do minério silicatado de zinco, resultando em recuperações próximas ao padrão (91,4%), destacando-se o reagente LQ7503, que apresentou teor ponderado de zinco 40% maior que o padrão. O uso da amina emulsificada com óleo diesel não resultou em melhoras significativas comparando com o uso da amina pura para o sulfeto de sódio (91,5% contra 91,4%), e os resultados para a associação emulsão com os ativadores alternativos bem como os resultados dos testes utilizando os coletores Flotasil apresentaram resultados inferiores ao padrão. Já para o chumbo, todos os reagentes alternativos ao ativador se mostraram eficientes em relação à recuperação metalúrgica e ao teor, com exceção do LQ7501 (recuperação de 3,7%), destacando-se também o reagente LQ7503 (recuperação 22,6% e teor 1,4%) com resultados quatro vezes superiores ao teste padrão (recuperação 5,1% e teor 0,4%). Não foi possível avaliar o desempenho do uso do extensor de cadeia diesel associado ao coletor amina bem como o uso dos coletores do grupo Flotasil fornecidos pela empresa Pietschemicals, uma vez que a flotação rougher de chumbo é o primeiro estágio da flotação, e em todos os casos utilizou-se o amil xantato de potássio como coletor de chumbo. Pela mesma razão, não foi possível concluir sobre os testes que variaram concentração de sulfeto de sódio durante as etapas da flotação. O aumento da velocidade de rotação das células para 2000 rpm não ofereceu uma melhora de resultados para o chumbo, assim como para o zinco. De uma maneira geral, ao analisar a flotação do minério silicatado de chumbo e zinco, o reagente LQ7503 apresentou os melhores resultados.
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    The leaching kinetics of a zinc sulphide concentrate in acid ferric sulphate.
    (2007) Souza, Adelson Dias de; Pina, Pablo dos Santos; Leão, Versiane Albis; Silva, Carlos Antônio da; Siqueira, Priscila de Freitas
    This work examines the dissolution kinetics of an iron–rich zinc sulphide concentrate in acid ferric sulphate medium. The effects of temperature, ferric ion and sulphuric acid concentrations, agitation speed and particle size on the leaching kinetics were investigated. The leaching process could be separated into two stages. Initially, the dissolution kinetics was controlled by the chemical reaction at the surface of the zinc sulphide particles followed by a second step where the reaction was controlled by diffusion of the reagents or products through the elemental sulphur (ash) layer. The activation energy of the chemical controlled step was 27.5 kJ/mol and the value determined for the diffusion controlled step was 19.6 kJ/mol. The reaction order with respect to ferric ion and sulphuric acid concentrations were approximately 0.50 and 1.00, respectively. Analysis of the unreacted and reacted sulphide particles by SEM-EDS showed a progressive increase of the thickness of the elemental sulphur layer on the solid surface. The development of this sulphur layer is further evidence of the change on the rate-controlling step as the reaction progress.