Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de técnicas hidrometalúrgicos para o
tratamento de licores gerados a partir de resíduos industriais da metalurgia extrativa do zinco. Um
dos licores (ZnCu) contém teores significativos de zinco e cobre (29,6 g/L Zn e 37,4 g/L Cu) e o
outro licor (ZnCd) contém elevados teores de zinco e cádmio (141 g/L Zn e 53,4 g/L Cd).
A recuperação dos metais Zn e Cd, a partir da amostra ZnCd, foi realizada pela técnica
de cementação. As variáveis de processo investigadas foram: temperatura, pH inicial do licor,
tempo de reação e o excesso de pó de zinco metálico. Após a definição das melhores condições,
foi obtida uma solução de sulfato de zinco com teor de 150 g/L de Zn e 0,005 g/L de Cd, passível
de alimentar a etapa de eletrólise para a obtenção do zinco metálico. O cádmio metálico obtido
apresentou pureza superior a 90% com uma recuperação de 99,9%.
No estudo com a amostra ZnCu utilizou-se a técnica de extração por solventes (extração
líquido-líquido). Foram realizados experimentos descontínuos e contínuos. Nos experimentos
descontínuos, investigou-se as seguintes variáveis de processo: tipo e concentração do agente
extratante, acidez da fase aquosa, relação volumétrica entre as fases e concentração do agente
reextratante (solução de ácido sulfúrico). Os experimentos foram realizados em temperatura
ambiente, (25 2oC) e velocidade de agitação de 500 rotações por minuto (rpm). Foram testados
seis extratantes trocadores catiônicos. Três da classe dos extratantes ácidos (D2EHPA,
IONQUEST801 e CYANEX272) e três da classe dos extratantes quelantes (LIX63,
LIX984N e LIX612N-LV). Todos os extratantes apresentaram elevados fatores de separação,
indicando alta potencialidade de obtenção dos metais zinco e cobre, separadamente, em elevada
pureza. Com os extratantes D2EHPA, IONQUEST e CYANEX, os fatores de separação Zn/Cu
foram 296, 323 e 361, respectivamente. Com o LIX612N-LV, obteve-se um fator de separação
Cu/Zn 94, enquanto para o LIX63 e o LIX984N este fator foi de 62 e 37, respectivamente.
Dentre os extratantes testados, foi selecionado o D2EHPA para o estudo das variáveis de
processo e realização dos experimentos contínuos. O melhor resultado foi obtido com o D2EHPA
1 mol/L em pH de equilíbrio próximo de 2, em uma relação de fases A/O igual a 1 e tempo de
contato de 10 minutos. Os ensaios de reextração foram realizados com solução de H2SO4. Os
resultados mostraram que o cobre co-extraído, juntamente com o zinco, pode ser removido da
fase orgânica através de uma etapa de lavagem utilizando solução diluída de ácido sulfúrico e o
zinco reextraído com uma solução de H2SO4 mais concentrada (2 mol/L).
Depois de selecionadas as melhores condições de processo, foram realizados cinco
ensaios contínuos, até se atingir a condição ótima de separação dos metais Zn e Cu. Os
experimentos de 1 a 4 foram realizados com uma solução preparada no laboratório, simulando o
licor industrial. O experimento contínuo 5 foi realizado com a solução original, gerada na
lixiviação do resíduo industrial, contendo 29,6 g/L Zn, 37,4 g/L Cu, 1,94 g/L Cd, 0,127 g/L Co e
0,100 g/L Ni. O experimento foi realizado nas mesmas condições operacionais do experimento 4,
onde foi obtido o melhor resultado. O circuito de extração constou de 3 estágios de extração, 3
estágios de lavagem e 5 estágios de reextração. Neste experimento foi obtido um reextrato com
125 g/L Zn, 0,05 g/L Cu e teores de Cd, Co e Ni menores que 0,005 g/L. A concentração dos
metais no rafinado foi de 28,6 g/L Cu, 0,49 g/L Zn, 1,48 g/L Cd, 0,080 g/L Ni e 0,098 g/L Co. / This paper presents a development of hydrometallurgic techniques for the treatment of
liquors obtained from industrial residues generated in the zinc extractive metallurgy. One of the
liquors (ZnCu) contains significant amounts of zinc and copper (29.6 g/L zn and 37.4 g/L Cu)
and the other (ZnCd) containing high levels of zinc and cadmium (141 g/L Zn and 53.4 g/L Cd).
The recovery of the Zn and Cd metals from the ZnCd sample was carried out using the
cementation technique. The process variables investigated were: temperature, initial pH of the
liquor, reaction time and the metallic zinc powder excess. After establishing the best conditions, a
zinc sulphate solution containing 150 g/L of Zn and 0.005 g/L of Cd was obtained. This solution
is capable of feeding the electrolysis stage in order to obtain metallic zinc. The level of purity of
the metallic cadmium obtained by the cementation technique was higher than 90%, and the
recovery rate was 99.9%.
The separation of zinc and copper from the ZnCu sample was carried out using the
solvent extraction technique. Non-continuous and continuous experiments were done. In the
non-continuous experiment, the following process variables were investigated: type and
concentration of the extractants, acidity of the aqueous phase, volume relation between the phases
and the stripping agent concentration (sulphur acid solution). The experiments were carried out in
a room temperature (25 2oC), and with an agitation of 500 rpm. Six cationic extractants were
investigated - three acid extractants (D2EHPA, IONQUEST801 and CYANEX272) as well as
three chelating extractants (LIX63, LIX984N and LIX612N-LV). All extractants presented a
high separation factor and could be used in the separation process.
The Zn/Cu separation factor obtained with D2EHPA, IONQUEST and CYANEX was 296, 323
and 361 respectively. The Cu/Zn separation factor obtained with LIX612N-LV was 94, whereas
the one obtained for LIX63 and LIX984N was 62 and 37 respectively. Amongst the
extractants tested, the D2EHPA was the one selected for the study of the variables of this process.
The best result was attained with the D2EHPA 1 mol/L at an equilibrium pH near 2, and contact
time of 10 minutes. The metal stripping was carried out with H2SO4. The results showed that the
co-extracted copper may be scrubbed from the organic phase through a diluted sulphuric acid
solution, and the zinc can be stripped with a more concentrated H2SO4 solution (2mol/L).
Fifth continuous experiments were realized until an optimal condition for the separation
of the metals Zn and Cu was achieved. The experiments from 1 to 4 were carried out with a
solution prepared in a laboratory simulating the industrial liquor. Experiment 5, was carried out
with the industrial liquor, in the same conditions of the experiment 4, which presented the best
results. It was carried out in three extraction stages, three scrubbing stages and 5 stripping stages.
In this experiment, a pregnant strip solution containing 125 g/L Zn, and 0.050 g/L Cu, with less
than 0.005 g/L Cd, Co and Ni, from a solution containing 29.6 g/L Zn, 37.4 g/L Cu, 1.94 g/L Cd,
0.127 g/L Co and 0.100 g/L Ni was obtained. The concentration of the metals in the raffinate was
28.6 g/L Cu, 0.49 g/L Zn, 1.48 g/L Cd, 0.080 g/L Ni and 0.098 g/L Co.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:bdtd.cdtn.br:56 |
| Date | 30 July 2008 |
| Creators | Ligiane Rios Gouvea |
| Contributors | Carlos Antônio de Morais, Ana Cláudia Queiroz Ladeira |
| Publisher | CNEN - Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear, Belo Horizonte, CTMI - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia das Radiações, Minerais e Materiais, CDTN, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do CDTN, instname:Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear, instacron:CDTN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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