Estudo da biolixiviação e da lixiviação química de um concentrado sulfetado de zinco.

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dc.contributor.advisorLeão, Versiane Albispt_BR
dc.contributor.authorPina, Pablo dos Santos
dc.date.accessioned2013-08-30T13:18:53Z
dc.date.available2013-08-30T13:18:53Z
dc.date.issued2006
dc.description.abstractA biolixiviação é uma tecnologia já consolidada na indústria mínero-metalúrgica e é aplicada com sucesso no tratamento de minérios refratários de ouro e na recuperação de cobre contido em minérios marginais e rejeitos. Entretanto, os processos biotecnológicos possuem uma cinética mais lenta, quando comparados a processos químicos tradicionalmente empregados no processamento de sulfetos metálicos (lixiviação direta e lixiviação sob pressão). A biolixiviação pode ser associada aos processos de lixiviação direta (LD) e lixiviação sob pressão (LSP) reduzindo o consumo de oxigênio e aumentando a capacidade de produção dos reatores. Neste trabalho, foram estudadas: a biolixiviação, em presença de microrganismos mesófilos e acidófilos (Acidithiobacillus sp.), e a lixiviação química de um concentrado sulfetado de zinco. Durante os ensaios de biolixiviação foram avaliados os efeitos do pH (entre 1,50 e 2,50), da concentração de íon ferroso (entre 0 e 5g/L) e da concentração de íon férrico (entre 0 e 5g/L) tanto sobre o percentual de extração de zinco quanto sobre a velocidade de crescimento do microrganismo. A concentração de íon ferroso em solução, acima de 2g/L, provocou uma fraca influência sobre o crescimento do microorganismo e a velocidade de dissolução do zinco. A adição de íon férrico no início dos ensaios, em uma faixa de concentrações variando entre 1 e 5g/L, aumenta o percentual de extração do metal e não interfere no crescimento do microorganismo, sendo, portanto, benéfica ao processo de biolixiviação. A cepa empregada neste trabalho foi capaz de oxidar todo o enxofre elementar produzido durante a dissolução do sulfeto de zinco. O processo de biolixiviação provoca um aumento da superfície específica do sólido, bem como do volume total de poros e da área dos microporos. Este também provoca uma elevação do d50 (tamanho da malha na qual 50% das partículas do sólido passam) e do dM (diâmetro médio) até um grau de oxidação biológica do sulfeto de 50%. Nos ensaios de lixiviação química, foram estudados os efeitos do grau ou do percentual de biolixiviação do concentrado, da temperatura (entre 40 e 80ºC), da concentração de íon férrico (entre 0,25 e 2,00mol/L) e da velocidade de agitação (entre 240 e 600min. -1 ) sobre a cinética de dissolução do zinco. O método das velocidades iniciais e o modelo do núcleo não-reagido foram empregados para calcular a energia de ativação e a ordem da reação com respeito à concentração de íon férrico. A quantidade de metal solubilizado é fortemente influenciada pela temperatura, de forma que, o aumento da temperatura provoca uma elevação na concentração de metal solubilizado. Existe uma concentração limite ou crítica do agente oxidante acima da qual um posterior aumento não provoca uma elevação na concentração de zinco em solução. Esta concentração crítica é 1,00mol/L para o concentrado e 0,75mol/L para o material previamente biolixiviado. A etapa controladora do processo de lixiviação do sulfeto de zinco é, provavelmente, a reação química na superfície do sulfeto na etapa inicial de lixiviação, e a difusão do íon férrico através da camada de enxofre elementar formada sobre a superfície do sulfeto, durante a etapa final do processo de dissolução. Os valores de energia de ativação determinados são próximos de 10Kcal/mol, enquanto a ordem da reação com respeito a concentração de íon férrico é da ordem de 0,50.pt_BR
dc.description.abstractenBioleaching is a consolidated technology in the mining industry, which has already been successfully applied for the treatment of refractory gold and copper ores. Currently, it has also been studied the possibility its application to treat other sulfides such as those containing zinc, nickel and cobalt. Although bioleaching is slow compared to chemical leaching it can be associated to direct leaching (DL) or pressure leaching (PL) processes so that the consumption of oxidants is reduced and productivity is increased. In this work, the bioleaching with a acidophilic, mesophilic microorganism (Acidithiobacillus sp.) as well as the kinetics of chemical leaching of a zinc sulfide concentrate were studied. In the bioleaching experiments it has been assessed the effects of pH, ferrous and ferric iron concentrations in the rate of zinc dissolution and bacterial growth rate. The best pH for bioleaching is in the 1.75-2.00 range and the presence of ferrous iron either increases or has no effect on zinc dissolution. Moreover, ferric ion has a strong influence in zinc extraction, increasing the rate of dissolution without affecting bacterial growth, therefore having a beneficial effect in the metal extraction. The microorganism employed in this work was able to oxidize all the elemental sulfur produced during the sulfide bioleaching, which resulted in the increase on surface porosity of the concentrate. Moreover, the particle size distribution was changed (d 50 is increased) for up to 50% zinc extraction due to the preferential dissolution of the finer grains. The influence of temperature, ferric iron concentration and agitation rate in zinc dissolution was assessed in chemical leaching experiments. Both the initial rate method and the shrinking core model were used to determine the activation energy and the order of reaction with respect to ferric ion. It was observed that the rise in the temperature increased metal dissolution. Conversely, there was a limiting ferric ion concentration above which the increase in the ferric ion concentration did not increase metal dissolution. This limiting Fe(III) concentration is 1.00mol/L for the zinc concentrate and 0.75mol/L for the partially bioleached material. The rate-limiting step of the chemical leaching of zinc sulfide is likely to be chemical reaction in the initial step and diffusion of ferric ion through the elemental sulfur layer at the end of the process. Activation energy values were in the 10Kcal/mol range and reaction order with respect Fe(III) was near 0.5.
dc.identifier.citationPINA, P. dos S. studo da biolixiviação e da lixiviação química de um concentrado sulfetado de zinco. 2006. 83 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2006.pt_BR
dc.identifier.urihttp://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/3172
dc.language.isopt_BRpt_BR
dc.publisherPrograma 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.pt_BR
dc.subjectBiolixiviaçãopt_BR
dc.subjectLixiviaçãopt_BR
dc.subjectZincopt_BR
dc.titleEstudo da biolixiviação e da lixiviação química de um concentrado sulfetado de zinco.pt_BR
dc.typeDissertacaopt_BR
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