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Title: Processo integrado : biolixiviação e lixiviação química na indústria do zinco.
Authors: Souza, Adelson Dias de
metadata.dc.contributor.advisor: Leão, Versiane Albis
Keywords: Engenharia de materiais
Lixiviação bacteriana
Zinco - metalurgia
Lixiviação
Engenharia metalúrgica
Issue Date: 2005
Publisher: 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.
Citation: SOUZA, A. D. de. Processo integrado : biolixiviação e lixiviação química na indústria do zinco. 2005. 110 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2005.
Abstract: 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.
metadata.dc.description.abstracten: This study is aimed to review existing processes to produce zinc metal and evaluate parameters of bio and direct leaching of zinc sulfide concentrates. The experiments, carried out in bench scale, continuous and batch tests, have objective to investigate several parameters during the bioleaching and chemical leaching of zinc concentrates from Votorantim Metais, Brazil. During the bioleaching step, it was studied the following parameters: Eh, ferrous and ferric concentrations, particle sizing and retention time. In the chemical leaching after bioleaching, it was studied the effects of different concentrations of Fe, acidity, retention time, solid concentrations, in addition of the influence of the reagent Sodium Lignosulfonate. The results in general have demonstrated to be possible to have a new zinc process to reach zinc extraction of 97.5% without treatment by conventional processes, as Roasting-Leaching, Zinc Pressure Leaching or Complete Zinc Atmospheric Leaching, reducing, in this case, simultaneous operational and investment costs. These results were obtained when the system operated in a integrated process of bioleaching and chemical leaching, with high acidity and sizes of the concentrate with 85% less 20µm. It was possible to obtain an equilibrated mass balance, when the new process was analyzed during integration with technology RLE (Roasting-Leaching-Electrolysis), in order to reach usual concentrations to feed existent Electrolysis for Zinc.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2463
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