Ingeniero Civil Químico / El presente trabajo de título consistió en el estudio de la reacción de lixiviación de la calcopirita bajo condiciones no-oxidativas a una temperatura de 70 °C y atmosfera inerte (N2), con el objetivo de caracterizar la cinética del proceso de pasivación del mineral. Para ello se realizaron experimentos de lixiviación ácida no-oxidativa de calcopirita usando soluciones con concentraciones de ácido sulfúrico iguales a 50 g l-1 y 100 g l-1, en donde se sumergió un electrodo de calcopirita por un total de 5 horas y se obtuvieron datos mediante espectroscopia de impedancia electroquímica (gráficos de Nyquist y Bode), los cuales fueron analizados mediante ajustes de modelos de circuitos equivalente. En base a los resultados obtenidos y el modelo generado se concluye que la reacción de lixiviación no-oxidativa ocurren 3 reacciones: (5.2) (5.3) (5.4) Estas tienen completa relación con el modelo planteado dado que se logró desarrollar un circuito equivalente capaz de reproducir los datos experimentales y que a su vez los elementos tuvieran un sentido fenomenológico, es decir se produce covelina y calcosina, que generan un cambio en la superficie del electrodo y debido a sus propiedades de resistencia y semiconductor, respectivamente, explica lo estipulado mediante el modelo. Además, se corrobora la formación de ácido sulfhídrico y azufre elemental postulado por estudios anteriores. Se pudo establecer que a mayor concentración de ácido la reacción de lixiviación ocurre de manera más rápida por lo que a tiempos elevados el modelo propuesto ya no se ajusta dado que comienzan a ocurrir fenómenos que no se alcanzan a dilucidar en el alcance de este trabajo de título.

Ingeniero Civil Químico / El presente trabajo de título tiene como objetivo principal obtener un mayor entendimiento del comportamiento de la calcopirita en su lixiviación química bajo condiciones no-oxidativas, atmósfera inerte (N2) y a 70°C, tratando de identificar el rol que juega el protón en las reacciones del sistema, bajo las condiciones mencionadas. La metodología implementada consistió en experimentos de lixiviación no-oxidativa de calcopirita natural, de dos tamaños de partícula diferentes, 186,09 [µm] de tamaño promedio (calcopirita gruesa) y 11,03 [µm] de tamaño promedio (calcopirita fina). Cada corrida experimental se llevó a cabo a diferentes concentraciones de ácido sulfúrico de la solución lixiviante, 15, 50 y 100 [g/L]. Para cada condición se tomaron muestras periódicas para medición de cobre, fierro y Eh. Los datos se analizaron mediante el modelo de núcleo sin reaccionar usando los datos de cobre como índice de conversión, y el mineral residual se caracterizó mediante difracción de rayos X. Una última experiencia consistió en implementar una metodología que sirviera para verificar la formación de sulfuro de hidrógeno (H2S) durante la lixiviación y que puediera cuantificar, en alguna medida, su formación. Los resultados indicaron que la velocidad de lixiviación ácida no-oxidativa de calcopirita a 70°C aumenta con la disminución del tamaño de partícula de mineral. En el caso de la calcopirita gruesa, la cinética de lixiviación se pudo describir mediante el modelo de núcleo sin reaccionar y se encuentra controlada por difusión en la ceniza. Sin embargo, no existe una relación directa entre la velocidad de lixiviación y el aumento de la concentración de H+. Para el caso de la calcopirita fina, la cinética de lixiviación no se ajustó al modelo simple de núcleo sin reaccionar. Además, existe una relación directa entre la velocidad de lixiviación y el aumento de la concentración de H+. Con respecto a la formación de H2S durante la lixiviación no-oxidativa, se logró implementar una metodología experimental que verificó exitosamente la formación de dicho compuesto. Por último, se propuso un modelo estequiométrico de dos etapas para la lixiviación ácida no-oxidativa de calcopirita fina a 70°C que involucra la formación y disolución de un compuesto superficial intermedio (CuS).

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Metalurgia Extractiva / En el presente trabajo se caracterizó el efecto galvánico de la pirita sobre la disolución de la calcopirita con ion férrico a partir de la caracterización electroquímica detallada de los subprocesos anódicos y catódicos involucrados en la lixiviación férrica de cada uno de estos sulfuros. El estudio electroquímico se efectuó en una celda electroquímica de tres electrodos, usando como referencia Ag/AgCl, contra electrodo de platino y como electrodos de trabajo cristales de calcopirita y pirita con una pureza de 98% y 99%, respectivamente. Como electrolito se usó soluciones de ácido sulfúrico a pH 1,2 conteniendo concentraciones de Fe(III) en el rango 0,009-0,036 M y concentraciones de Fe(II) en el rango 0,009-0,054 M. Se operó a 25°C bajo atmósfera de nitrógeno. Los resultados mostraron que la cinética de la disolución anódica de calcopirita y pirita está controlada por transferencia de carga y se puede describir por la ecuación de Tafel. La corrientes de intercambio de esta reacción es del mismo orden de magnitud en ambos sulfuros, 5,08 x 10-8 y 1,38 x 10-8 A/cm2 para calcopirita y pirita, respectivamente. La cinética de la reducción de ion férrico sobre calcopirita está controlada por transferencia de carga y sobre pirita por transferencia de carga y masa, este último fenómeno estando asociado a la difusión de ion férrico. Sin embargo, la corriente de intercambio de la reducción de férrico sobre pirita es dos órdenes de magnitud mayor que para el caso sobre calcopirita, 10-4 vs 10-6 A/cm2. La caracterización electroquímica detallada de los subprocesos anódicos y catódicos involucrados en el sistema, indica que el efecto galvánico de la pirita sobre la lixiviación de calcopirita se sustenta principalmente en el alto valor de la corriente de intercambio de la reducción del ion férrico sobre pirita, del orden de 10-4 A/cm2. De este modo, cuando la calcopirita está asociada a pirita, se elimina la etapa limitante de su disolución asociada a la reducción de ion férrico sobre calcopirita, cuyos valores de corriente de intercambio dos órdenes de magnitud menor que sobre pirita. Consistente con este hecho, se observa que el efecto galvánico de la pirita aumenta notoriamente con el aumento de la razón Fe(III)/Fe(II) en solución y el aumento de la razón de área pirita/calcopirita. Sin embargo, para una razón Fe(III)/Fe(II) dada el efecto galvánico no es fuertemente afectado por el aumento de la concentración de hierro total en solución.

Ingeniera Civil Química / Ingeniera Civil en Biotecnología / El presente trabajo tiene por objetivo el estudio de la acción catalítica del microorganismo termófilo moderado Sulfobacillus acidophilus en la biolixiviacion de calcopirita a 45ºC, con el fin de demostrar una mayor tasa de recuperación de cobre al elevar la temperatura de operación. Con este objeto, se realizó un estudio comparativo de la biolixiviación de calcopirita por un microorganismo mesófilo Acidithiobacillus ferrooxidans y el microorganismo Sulfobacillus acidophilus. El estudio consistió en la biolixiviación de un concentrado de calcopirita en frascos agitados a 30 y 45ºC para los cultivos mesófilo y termófilo moderado, respectivamente. Los frascos fueron monitoreados periódicamente por un periodo de 648 horas, para la medición de Eh, pH, Fe(II) y Fe total en solución, fierro precipitado, sulfato y cobre en solución. Las poblaciones de bacterias de ambos microorganismos (planctónicas y adheridas a los minerales) se cuantificaron utilizando tinción con DAPI y su evaluación en un microscopio de epifluorescencia. Además, mediante el análisis de los datos obtenidos de cobre en solución se determinaron las tasas de recuperación, y las respectivas etapas controlante del proceso según el modelo del núcleo sin reaccionar. Los resultados mostraron para ambas cepas una alta capacidad de adherencia sobre la calcopirita de aproximadamente 85%. Sin embargo, el porcentaje de recuperación de cobre y el tiempo de disolución total de la calcopirita () muestra una diferencia apreciable entre los cultivos. Se obtuvo un porcentaje de recuperación de 7,3% y 13,3% y valores de  de 20.833 y 6.944 días para A. ferrooxidans y S. acidophilus, respectivamente. Los resultados obtenidos permiten concluir que S. acidophilus no fue capaz de aumentar la tasa de recuperación de cobre, lo que se evidenció por obtener una tasa menor a la obtenida en el experimento control (sin microorganismo), a la misma temperatura de estudio. Esto debido a la mayor precipitación de jarositas en el cultivo inoculado, lo que pasivó el mineral. Estos resultados darían cuenta que los experimentos con S. acidophilus corresponderían a una lixiviación química y el aumento de éste rendimiento se atribuye al aumento de la temperatura de 30 a 45ºC, lo que aceleraría la reacción química.

Submitted by DEBORA MARIA ALVES VIEGAS null (de-viegas@hotmail.com) on 2016-05-19T20:21:13Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Debora Viegas 2016.pdf: 4214783 bytes, checksum: 5434f9b5c2bdcbea1bd5b8d7bbaa7527 (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-05-23T18:52:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 viegas_dma_me_araiq.pdf: 4214783 bytes, checksum: 5434f9b5c2bdcbea1bd5b8d7bbaa7527 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-23T18:52:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 viegas_dma_me_araiq.pdf: 4214783 bytes, checksum: 5434f9b5c2bdcbea1bd5b8d7bbaa7527 (MD5) Previous issue date: 2016-05-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O desenvolvimento tecnológico dos setores industriais associados à mineração e metalurgia vem crescendo nas últimas décadas devido à busca incessante por melhorias na qualidade de vida. Se por um lado a demanda por metais é crescente, por outro, a indústria de mineração está diante da problemática em relação ao esgotamento das reservas. Isso impõe a necessidade de se extrair metais a partir de minérios de baixos teores e também de rejeitos industriais. Para tanto são necessários processos que exijam baixos custos de investimento e de operação para que a extração se torne viável economicamente, e a biolixiviação é a tecnologia que aparece como a principal alternativa diante dos processos convencionais. O cobre tem sido um dos metais mais importantes por mais de cinco mil anos, devido a suas propriedades e formação de ligas metálicas. O cobre é um dos metais de maior interesse econômico. Cerca de 70% deste metal é encontrado na natureza na forma de calcopirita (CuFeS2). É o mineral mais abundante entre todos os tipos de minérios de sulfeto de cobre. A biolixiviação de cobre a partir de calcopirita é considerada mais econômica e ambientalmente sustentável que o processo convencional pirometalúrgico, especialmente quando os minérios de sulfeto de cobre estão presentes em baixo teor. No entanto, a taxa de oxidação lenta bacteriana continua a ser um grande problema para ser resolvido na biolixiviação. Sendo assim, estratégias para melhorar a atividade bacteriana na superfície do sulfeto mineral têm sido amplamente exploradas por muitos autores. Recentemente a adição de substâncias de origem biológica como os aminoácidos também tem sido um fator testado em ensaios com o objetivo de melhorar o desempenho do processo, como a L-cisteína, um aminoácido importante sulfuroso que despertou grande interesse devido a sua capacidade de acelerar o processo de biolixiviação. O principal microrganismo envolvido neste processo é a Acidithiobacillus ferrooxidans, bactéria mesófila capaz de obter energia a partir da oxidação de íons ferrosos e de compostos de enxofre reduzidos. Além dessa, a Leptospirillum ferrooxidans, também mesófila e capaz de obter energia apenas a partir de oxidação de íons ferrosos. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar estas diferentes espécies bacterianas isoladas e em consórcio quanto a capacidade de solubilizarem cobre a partir da calcopirita e avaliar a melhora da eficiência do processo com a adição de cisteína no meio. Foi realizado um ensaio prévio de oxidação de íons ferrosos na presença de cisteína para determinar a concentração inibitória do aminoácido para o crescimento das linhagens. Posteriormente realizou-se o ensaio de biolixiviação em frascos agitados a 150 rpm, 30 oC, na presença de 2,5% (m/m) de calcopirita em meio T&K, 5% (v/v) do inóculo e 10-3 mmol.L-1 de cisteína. Avaliando a influência dos consórcios e das espécies isoladas no processo, determinou-se que os frascos que continham a bactéria At. ferrooxidans – LR adaptada apresentaram as maiores porcentagens de recuperação (23,2%), após 35 dias de ensaio. Os sistemas abióticos apresentaram uma recuperação ínfima de cobre, chegando a apenas 6%, em um potencial médio de 350 mV (Ag/AgCl). A adição de cisteína promoveu aumentos na recuperação de cobre, comparado à mesma condição na ausência de cisteína. Foram detectadas diferenças na extração de cobre nas diferentes condições inoculadas estabelecendo-se a seguinte ordem decrescente: At. ferrooxidans – LR + cisteína (25,3%) > At. ferrooxidans – LR > mutante + cisteína > L. ferrooxidans + cisteína > mutante > L. ferrooxidans (18,0%). Por fim uma análise estatística foi realizada para determinar a correlação entre os parâmetros estudados, pH, Eh e [Fe2+]/[Fe3+] e a solubilização de cobre para cada microrganismo. Os resultados indicaram uma alta correlação (>75%) em 85% dos casos, onde para a bactéria At. ferrooxidans a maior correlação encontrada foi ao parâmetro [Fe3+]/[Fe2+] e diferentemente para a bactéria L. ferrooxidans que a maior correlação foi a que relacionou a solubilização com o pH. / Technological development of mining and metallurgical industries has increased in recent decades due to constant search for improving life quality. Mining industries are now facing an issue related to the depletion of reserves since the demand for metals is growing progressively year after year. Therefore, he need of extracting metals from low grade ores and industrial wastes become an important key to this sector. For this purpose, processes that require low investment and low operating costs for metal extraction are preferentially used for being economically feasible compared to conventional processes. Bioleaching is one of the main alternative technologies for extracting metals, such as copper one of the most important metals for over five thousand years, due to its properties and formation of metal alloys. Copper is one of the largest economic interest metals. About 70% of this metal is found in nature as chalcopyrite (CuFeS2). This is the most abundant mineral among all types of copper sulfide ores. Copper bioleaching from chalcopyrite is considered more economically and environmentally sustainable than conventional pyrometallurgical processes. The main microorganisms involved in this process are the well-known Acidithiobacillus ferrooxidans, mesophilic bacteria capable of using ferrous ions and reduced sulfur compounds as energy source through oxidative reactions Leptospirillum ferrooxidans also mesophilic and able to oxidize ferrous ions as energy source. The addition of carbohydrates, proteins and other substances of biological origin has also been a factor tested in assays aiming to improve the performance of the process. In this context, this study aimed to evaluate the ability to solubilize copper from chalcopyrite mediated by both At. ferrooxidans and L. ferrooxidans separately and combined, as a consortium. Besides, to evaluate the efficiency of the process adding cysteine in the growth medium. A previous study of oxidation of ferrous ions in the presence of cysteine was performed to determine the inhibitory concentrations for the growth of the strains. In general, bioleaching tests were performed in shake flasks at 150 rpm, 30 °C, in the presence of 2.5% (w/v) of chalcopyrite in T&K medium, 5% (v/v) inoculum and 10-3 mmol.L-1 of cysteine. Evaluating the influence of the consortia and species isolated in the process, it was determined that the vials containing the At. ferrooxidans - LR adapted showed the highest recovery percentages (23.2%) after 35 days. Abiotic systems showed a negligible recovery of copper, reaching only 6% in an average potential of 350 mV (Ag / AgCl). The addition of cysteine promotes an increase in copper recovery compared to the same condition in the absence of cysteine. Differences were detected in the copper extraction in different conditions inoculated by establishing the following descending order: At. ferrooxidans - LR + cysteine (25.3%) > At. ferrooxidans - LR (23.5%) > mutant + cysteine (23.0%)> L. ferrooxidans + cysteine (20.3%)> mutant (20.0%)> L. ferrooxidans (18.0%). Finally a statistical analysis was performed to determine the correlation between the parameters studied, pH, Eh and [Fe3+]/[Fe2+] and copper solubilization for each microorganism. The results showed a high correlation (>75%) in 85% of cases, where for bacteria At. ferrooxidans the highest correlation was found to the parameter [Fe3+]/[Fe2+] and differently for the bacteria L. ferrooxidans the highest correlation it was related to the solubilization pH.

En este trabajo de tesis se estudió la influencia catalítica de Sulfolobus metallicus en la biolixiviación de calcopirita pura a 70ºC y pH 1,5. La lixiviación se realizó en medio basal Norris en matraces agitados con muestras de calcopirita sintética y natural molida entre -80 # + 120# de Andina. Las muestras fueron caracterizadas monitoreando la concentración de cobre, ferroso, hierro total, sulfato y la población de células en la solución. Se utilizó difracción de rayos x (DRX) para caracterizar los sólidos. Se realizaron análisis por microscopía electrónica de barrido acoplado a espectroscopía de energía dispersiva (SEM-EDS) para determinar la adherencia de las células al mineral. Para evaluar separadamente la influencia de las células planctónicas y las células adheridas en el proceso catalítico, en algunos experimentos los microorganismos fueron impedidos de estar en contacto con la calcopirita manteniéndolos en una cámara separada. Complementariamente, se estudiaron las diferentes especies de azufre disueltas en solución por cromatografía lìquida a alta presión (HPLC) en condiciones abióticas con aire o nitrógeno y en condiciones de inoculación con Sulfolobus metallicus. Finalmente, se estudió a través de espectrografía fotoelectrónica de rayos x (XPS) los cambios superficiales que ocurren sobre la superficie de calcopirita sintética a 60ºC en ausencia (N2) y presencia de aire. Los resultados indicaron que en ausencia de hierro inicial en la solución, la máxima recuperación de cobre se obtiene cuando parte los microorganismos son capaces de adherirse a la superficie de la calcopirita, seguido por el caso abiótico aireado y finalmente el caso abiótico anaeróbico (donde casi no se produce disolución). Se determinó además que es necesaria la adherencia de una parte de la población de microorganismos a la superficie del mineral para aumentar la velocidad de lixiviación de la calcopirita y para mantener la población de microorganismos. Esta adherencia comienza en las grietas sobre la superficie y luego ocurre de manera heterogénea sobre la superficie. Se estableció que el mecanismo de acción de los S. metallicus sobre calcopirita podría ser el siguiente: una parte de los microorganismos que se han adherido a la calcopirita producen un compuesto intermedio, tiosulfato, que los microorganismos que quedan libres en la solución oxidan a sulfito y bisulfito que finalmente pasa a sulfato. Además, estos microorganismos oxidan Fe+2 a Fe+3 producido por la disolución de la calcopirita. En el caso en que se agrega inicialmente 1 g/l de Fe +3 a la solución, la máxima recuperación de cobre se obtiene en el caso abiótico aireado seguido por los casos inoculados y finalmente el caso abiótico anaeróbico. El mecanismo de disolución de la calcopirita es principalmente química. En los casos inoculados, los microorganismos toman el azufre o algún compuesto intermedio de azufre producido durante el proceso férrico de disolución como fuente de energía y además regeneran el Fe+2 a Fe+3. En cambio en los casos abióticos el mecanismo de disolución de la calcopirita viene dado por la reducción del oxígeno sobre la superficie del mineral y el hierro presente en la solución como ferroso (Eh bajo).

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Orientador: Assis Vicente Benedetti / Banca: Denis Ricardo Martins de Godoi / Banca: Daniela Gomes Horta / Resumo: A calcopirita (CuFeS2) é o sulfeto de cobre mais abundante na natureza e pertence ao grupo mais explorado de minerais de cobre, representando cerca de 70% do total de cobre disponível. O objetivo deste trabalho foi estudar as principais etapas de oxidação e redução de calcopirita sólida em solução salina ácida utilizada em biolixiviação usando técnicas eletroquímicas e caracterizar morfológica, química e fisicamente a superfície do eletrodo, a fim de atribuir os diferentes eventos eletroquímicos. Para os estudos eletroquímicos foram utilizadas as técnicas: voltametria linear (LSV) e voltametria cíclica (CV), cronoamperometria (CA), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) em diferentes intervalos de potencial ou a diferentes valores de potenciais. A caracterização das diferentes espécies formadas em cada condição de potencial ou experimental foi realizada por meio de microscopia eletrônica de varredura (SEM) e microanálise (EDS), difração de raios X (XRD), com o propósito de investigar os fenômenos que ocorrem na superfície da calcopirita sólida e propor possíveis reações envolvidas na lixiviação química. Após os diferentes ensaios eletroquímicos, foi realizada a análise do eletrólito por espectrometria de absorção atômica (AAS) para determinar as concentrações dos íons ferro e cobre em solução. Os voltamogramas cíclicos mostraram mais de 15 picos de corrente diferentes no intervalo de potencial entre +1,5 e -1,5 V/Ag|AgCl|KCl3mol/L. Nas voltametrias cíclicas de baixa... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The chalcopyrite (CuFeS 2 ) is the most abundant copper sulfide in nature and belongs to the exploited group of copper minerals, accounting for about 70% of the total available copper. The aim of this work was to study the main oxidation and reduction steps of solid chalcopyrite in acidic saline solution used in bioleaching using electrochemical techniques, and to characterize morphological, chemical and physically the surface of the electrode in order to assign the different electrochemical events. The following electrochemical tec hniques were used: linear sweep (LSV) and cyclic voltammetry (CV), chronoamperometry (CA), electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in different potential intervals or at different potential values. The characterization of the different species formed in each potential or experiment al condition was performed by scanning electron microscopy (SEM) and microanalysis (EDS), X - ray diffraction (XRD), in order to investigate the phenomena occurring on solid chalcopyrite surface and proposing possible reactions involved in chemical leaching. After the different electrochemical tests, the analysis of the electrolyte was performed by atomic absorption spectrometry (AAS) to determine the concentrations of iron and copper ions in solution. The cyclic voltammograms showed more than 15 different cu rrent peaks in the potential range between +1.5 and - 1.5 V/Ag|AgCl|KCl 3mol/L . In cyclic voltammetry at low speed and going to the potential (E) more positive than the open circuit potential (E OCP ), the surface analysis showed a layer rich in copper sulf ide and AAS analysis found copper and iron ions in solution, while scanning in the opposite direction, E < E OCP, the surface analysis indicated the presence of a film rich in elemental sulfur and AAS detected higher concentration of iron and copper ions in so lution. The linear sweep voltammetry to +0.65 V/Ag|AgCl|KCl 3mol/L followed... / Mestre

El presente trabajo de título tiene como objetivo esclarecer la acción química del oxigeno en la lixiviación de calcopirita (CuFeS2) promovida por ión ferroso a 70C, como agente oxidante y como posible catalizador, observando su efecto en el conjunto de reacciones que se establecen en el sistema y contrastando con los antecedentes que se tienen para la biolixiviación del mineral. La metodología implementada consistió en experimentos de lixiviación de calcopirita molida, los que se realizaron en medio Norris a pH 1,5 variando la concentración de ión ferroso inicial. Tres series experimentales se llevaron a cabo bajo distinta presión parcial de oxigeno, con un caso anaeróbico (100% N2), un caso aireado (20% O2) y un caso enriquecido en oxigeno (100% O2), todos con presión total de ~1 [atm]. Una cuarta serie experimental bajo atmósfera 100% oxigeno se realizó a pH 1 con el objetivo de eliminar la precipitación de jarositas. Se incluyó una serie de experimentos sin calcopirita para el estudio de la oxidación de ión ferroso en el seno de la solución. Para cada condición se tomaron muestras periódicamente para medición de cobre, fierro, Eh y pH. Los datos se analizaron mediante el modelo de núcleo sin reaccionar usando los datos de cobre como índice de conversión, y el mineral residual se caracterizó mediante difracción de rayos X. El agente oxidante en la lixiviación de calcopirita con ión ferroso inicial se infiere es ión férrico, y los resultados indican que se alcanzan mayores porcentajes de recuperación en la lixiviación férrica aireada, donde se establece naturalmente un potencial electroquímico de 430 [mV vs Ag/AgCl]. A potenciales superiores, alcanzados por los sistemas con mayor poder oxidante, se desfavorece notablemente la velocidad de disolución del mineral. Esto explicaría la menor eficiencia que se tiene en la biolixiviación de calcopirita que opera a potenciales sobre los 600 [mV vs Ag/AgCl]. El mecanismo de lixiviación férrica a potenciales electroquímicos bajos (<450 mV) sería promovido por ión ferroso al reducir a la calcopirita a calcosina (Cu2S) la que luego es oxidada disolviéndose el cobre. A potenciales altos (>450 mV) el mecanismo es por oxidación directa con posible formación intermedia de covelina (CuS), con mayor energía de activación asociada y pasivación por precipitados de jarosita. Se reconoció un efecto catalítico del oxigeno en la lixiviación férrica, el que estaría dado por la adsorción química del oxigeno en el mineral. La polarización provocada en el sólido debilita los enlaces covalentes que sostienen la red, y la polarización del oxigeno adsorbido en la superficie aporta una lámina negativa que atrae iones positivos. La propiedad paramagnética del oxigeno también generaría inestabilidad en la banda de energía, al provocar tensión en la estructura por interacción de los electrones desapareados del oxigeno adsorbido con los electrones en el mineral. La acción catalítica resulta en el cambio de control de la velocidad global desde difusional en ausencia de oxigeno, a control por reacción química en presencia de oxigeno. Además el coeficiente cinético ks se ve incrementado a mayor solubilidad del gas, equivalente a una relación inversa entre energía de activación y concentración de oxigeno disuelto. La catálisis por oxigeno no se puede potenciar debido a que su presencia también repercute en el potencial electroquímico y cambio de mecanismo del ataque férrico. E Resumen González Aravena, Arely Carolina 5 aire es un buen ambiente para la lixiviación férrica a 70C y pH 1,5; aunque se acumula azufre elemental, por lo que se recomienda el estudio de biolixiviación de calcopirita con microorganismos sulfooxidantes (no ferrooxidantes)

Submitted by Hiolanda Rêgo (hiolandarego@gmail.com) on 2014-10-22T17:58:53Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_ICS_ Luiz Eduardo Lacerda de Oliveira.pdf: 2604227 bytes, checksum: 7c9c502a0ab174d9ab61202c3b062504 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-22T17:58:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação_ICS_ Luiz Eduardo Lacerda de Oliveira.pdf: 2604227 bytes, checksum: 7c9c502a0ab174d9ab61202c3b062504 (MD5) / CAPES / Acidithiobacillus ferrooxidans é uma das bactérias catalizadoras da reação de oxidação que leva à formação drenagem ácida mineira (DAM). Devido à capacidade oxidativa e lixiviante deste micro-organismo, a indústria passou a usá-lo na extração de minerais, por biolixiviação, com vantagens em relação aos métodos convencionais em alguns casos. A Bahia tem uma expressiva produção mineral, no entanto poucos são os relatos sobre a investigação sistemática de aspectos microbiológicos envolvidos na DAM neste estado. Com foco nisto, o objetivo desta pesquisa foi identificar bactérias envolvidas na formação de DAM na região de Jacobina – BA, e isolar a bactéria A. ferrooxidans, proveniente de locais que sofrem com este problema, para utilização em ensaio de biolixiviação a fim de avaliar a capacidade oxidativa deste isolado na recuperação de cobre. Para isto, uma amostra de sedimento foi coletada em uma barragem de rejeitos e caracterizada a nível molecular por Microarray, sendo encontrados 5 taxa, todos do domínio Bacteria, entre eles a espécie A. ferrooxidans, a qual foi isolada após enriquecimento em meio T&K e posterior purificação em meio sólido seletivo T&K-agarose. O crescimento bacteriano no enriquecimento foi acompanhado pela titulação de Fe2+ residual do meio com dicromato de potássio, por inspeção visual (mudança cor de verde claro para marrom avermelhado) e aumento do potencial redox. Durante o enriquecimento, a cultura chegou à fase estacionária em 2 dias após o inóculo. Em meio sólido, as colônias isoladas foram obtidas do 10º ao 15º dia de incubação. Análise molecular por qPCR confirmou que A. ferrooxidans foi a espécie isolada. O isolado foi empregado no ensaio de biolixiviação com minérios sulfetados de cobre, no qual predomina calcopirita. O ensaio foi realizado com 20% de sólidos, com pH inicial de 2, agitação constante (130 RPM), temperatura de 30ºC e duração de 60 dias, em três condições: o frasco sem inóculo e esterilizado pela adição de formaldeído; o frasco inoculado com A. ferrooxidans; e o frasco sem inóculo e não esterilizado. O processo de biolixiviação ficou evidenciado quando utilizada esta cepa bacteriana, uma vez que os frascos que a continham apresentaram melhor recuperação de cobre, 58 e 60%, em relação aos frascos sem inóculo, cuja recuperação foi de 31 e 35% para os esterilizados com formaldeído, e de 37 e 44% para o não esterilizado. O minério estudado, apesar da refratariedade da calcopirita, mostrou boa potencialidade na utilização de bactérias para recuperação de cobre por biolixiviação. A manutenção e ajuste do pH durante a lixiviação bacteriana foi essencial para a eficiente recuperação deste metal.