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Título: Biolixiviação de sulfetos secundários de cobre por Sulfobacillus thermosulfidooxidans.
Autor(es): Sicupira, Lazaro Chaves
Orientador(es): Leão, Versiane Albis
Palavras-chave: Lixiviação bacteriana
Biorreator
Ferro
Alumínio
Magnésio
Data do documento: 2011
Editora / Evento / Instituição: 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.
Referência: SICUPIRA, L. C. Biolixiviação de sulfetos secundários de cobre por Sulfobacillus thermosulfidooxidans. 2011. 83 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2011.
Resumo: Os processos bio-hidrometalúrgicos têm sido aplicados, com sucesso, no tratamento de minérios de baixo teor e de rejeitos de mineração. Neste trabalho, foi estudada a biolixiviação de dois minérios secundários de cobre, utilizando uma cepa de Sulfobacillus thermosulfidooxidans (DSMZ 9293) com o objetivo de determinar os parâmetros ideais para extração do cobre. Para determinar esses parâmetros, foram realizados experimentos em batelada, em duplicata, em erlenmeyers de 250mL contendo 100mL de solução e densidade de polpa de 5% (p/v). Os erlenmeyers foram agitados a 180min-1 e mantidos a temperatura de 50°C, em um “shaker” termostatizado. Também foram realizados experimentos em biorreator, com agitação de 300min-1, temperaturas de 50°C e densidade de polpa igual a 1%. Em ambas as condições, foram utilizados o meio de cultura Norris e a concentração de 0,1g/L de extrato de levedura. A presença do flúor no minério de cobre e no minério marginal gerou uma interferência negativa no processo de biolixiviação. A toxicidade do flúor aos micro-organismos foi minimizada com a adição de alumínio como agente complexante. Tamanhos de partículas menores que 106μm são suficientes para alcançar 100% de extração nos ensaios com minério de cobre, enquanto, nos ensaios com minério marginal, tamanhos de partículas entre 150 - 75μm alcançaram as maiores extrações, aproximadamente 80%. A concentração inicial de íons Fe2+ (0, 1, 5 e 10g/L) não influenciou na extração de cobre e uma fonte externa de Fe2+ não foi necessária. Porém, íons Mg2+ e Al3+ influenciaram na extração de cobre, já que a cinética de extração foi menor nos ensaios com concentrações elevadas (10g/L) desses cátions. Outras variáveis que afetaram a extração de cobre foram o pH e a vazão de ar, sendo que as condições ideais para a realização dos ensaios foram: pH 1,90 e 3L/min de vazão de ar, respectivamente. As micrografias do minério de cobre e do minério marginal mostraram que houve precipitação de jarosita e que os micro-organismos foram capazes de oxidar todo o enxofre elementar produzido durante a oxidação do sulfeto de cobre pelo íon Fe3+.
Resumo em outra língua: Bio-hydrometallurgy has been successfully applied to the processing of low-grade ores and mining tailings. In this work, secondary copper ore bioleaching was studied with Sulfobacillus thermosulfidooxidans (DSMZ 9293), at 50oC, so that the optimum parameters for copper extraction were assessed. Batch experiments were performed with two different copper ores in 250mL erlenmeyers flasks containing 100mL of a pulp with 5% solids (w/v), at 180min-1. It was also carried out bioreactor experiments (2 liters ore pulp with 1% solids (w/v)) to determine the effect of air flowrate in the bioleaching performance. All experiments were carried out with Norris medium supplemented with 0.1g/L yeast extract. The fluorine presence in the both material (copper- and marginal ore) had a negative influence on copper bioleaching. Its toxicity to S. thermosulfidooxidans was overcome with aluminum additions to the system at the value of 1.4 Al/F molar ratio. The highest copper extraction was achieved at pH 1.9 and ferrous sulfate is not require for bioleaching as total iron concentration was always in the range 0.5-1.0g/L. Particle size lower than 106μm enabled 100% metal extraction in the experiments with the copper ore and for the marginal ore, particle sizes between 150 - 75μm reached the highest extractions (80%). Both magnesium and aluminum ions affected bioleaching performance at high concentrations (10g/L) while 3L/min air flowrate provided the highest copper extractions. Jarosite was present on the residues of the bioleaching experiments with both ores and elemental sulfur was not detected, suggesting the microorganism was able to oxidize it during Fe3+ attack to the sulfides. Overall, bioleaching enabled copper extractions at high pH and with faster kinetics as compared to chemical leaching.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2776
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