Estudo multivariado da lixiviação ácida de ítrio presente em placas de circuito impresso.
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Date
2021
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Abstract
A crescente demanda por metais, aliada à escassez de recursos minerais obtidos de fontes primárias, bem como as dificuldades inerentes do descarte adequado de resíduos metálicos tornam essencial o desenvolvimento de estratégias de reciclagem baseadas nos princípios da Economia Circular (EC), pelos quais os recursos deixam de ser apenas extraídos, processados, utilizados e descartados e passam a ser reaproveitados em um novo ciclo econômico. Nesse sentido, a reciclagem de Placas de Circuito Impresso (PCI) é de grande interesse cientifico e econômico devido à presença de elementos de alto valor, tais como os metais nobres e os Elementos Terras Raras (ETR). Diante disso, a presente dissertação investigou a lixiviação de ítrio presente em PCI, pelos os ácidos clorídrico, sulfúrico e nítrico. Para isso, a amostra inicial, proveniente da coleta de 100 unidades de PCI, previamente cominuídas, foi homogeneizada e quarteada, até que fossem obtidas frações adequadas à realização dos ensaios de caracterização física e química e também de lixiviação. A classificação granulométrica, por peneiramento a úmido, revelou que aproximadamente 90% das partículas apresentaram tamanho inferior a 1mm. Por intermédio da técnica de MEV-EDS, foi possível identificar partículas de cobre puro, ligas estanho-chumbo, fibras de vidro e retardadores de chama nas amostras de PCI. A análise por difratometria de raios-X confirmou a presença de cobre metálico e evidenciou a existência de grandes quantidades de materiais amorfos. No que se refere à caracterização química por ICP-OES, foram determinados os elementos: Cu (26,49%), Ca (5,04%), Al (1,85%), Pb (1,63%), S (0,43%), Fe (0,14%), Ni (0,12%), Mg (0,11%), bem como outros elementos químicos em teores inferiores a 0,1%. Adicionalmente, foram determinados os teores dos metais nobres Ag (604,45ppm) e Au (241,06ppm), além dos ETR Nd (22,25ppm), La (9,85ppm), Y (9,78ppm), Ce (6,84ppm), Dy (5,50ppm) e Ho (5,12ppm). Com o intuito de otimizar as condições de lixiviação do ítrio, foram empregados planejamentos experimentais multivariados, em duas etapas. Os resultados obtidos na etapa de triagem mostraram que a lixiviação com ácido sulfúrico não resultou em extração de ítrio satisfatória, sendo o maior valor igual a 36,43%. Para os ácidos nítrico e clorídrico, foram obtidos rendimentos de lixiviação superiores a 60% e as variáveis (i) tempo, (ii) densidade de polpa e (iii) concentração de ácido se mostraram significativas nos níveis estudados. No entanto, o ácido clorídrico foi considerado o melhor agente lixiviante, uma vez que o alto potencial de oxidação do ácido nítrico favorece a lixiviação de outros metais presentes em elevados teores na amostra de PCI. As condições ótimas para a lixiviação de ítrio presente nas PCI, empregando ácido clorídrico como agente lixiviante, foram determinadas na etapa de metodologia de superfície de resposta, por meio de um Planejamento Composto Central (CCD) esférico, sendo elas: (i) tempo de 300 minutos, (ii) densidade de polpa de 120g.L-1 e (iii) concentração de ácido de 1,5mol.L-1 , que resultaram na extração de 98,92% de ítrio, associada a dissoluções insignificantes de cobre (0,028%), ouro (0,62%) e prata (2,33%).
Description
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
Keywords
Elementos terras raras, Metais de terras raras - ítrio, Resíduos industriais - lixiviação, Placas de circuito impresso, Planejamento experimental - análise multivariada
Citation
GOMES, Rodrigo Ferreira. Estudo multivariado da lixiviação ácida de ítrio presente em placas de circuito impresso. 2021. 104 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2021.