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Title: Biolixiviação de sulfetos secundários de cobre a partir da utilização de micro-organismos termófilos extremos.
Authors: Veloso, Tácia Costa
metadata.dc.contributor.advisor: Leão, Versiane Albis
Keywords: Sulfolobus acidocaldarius
Sulfetos
Cobre
Lixiviação bacteriana
Bacterial leaching
Issue Date: 2011
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: VELOSO, T. C. Biolixiviação de sulfetos secundários de cobre a partir da utilização de micro-organismos termófilos extremos. 2011. 92 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2011.
Abstract: A produção de cobre metálico, a partir de seus minérios, é dependente do tipo de mineral no qual o elemento se encontra. Os sulfetos de cobre, por exemplo, podem ser processados tanto por rota hidrometalúrgica quanto pirometalúrgica. Atualmente, a rota hidrometalúrgica responde por cerca 20% da produção mundial de cobre e o esperado é que este número aumente nos próximos anos. A crescente demanda mundial, o empobrecimento das reservas e o constante aumento no rigor da legislação ambiental em relação à qualidade do ar são exemplos de fatores que impulsionam a utilização das rotas hidrometalúrgicas. Dentre estas rotas, a biolixiviação vem se mostrando como uma rota alternativa viável para o tratamento dos sulfetos de cobre, pois, além de ser capaz de processar minérios de baixo teor, é uma técnica menos poluente. Neste trabalho, foi estudada a biolixiviação de sulfetos secundários de cobre com micro-organismos termófilos extremos (Sulfolobus acidocaldarius). O efeito de parâmetros, tais como, pH da solução, tamanho de partícula, concentração de cátions (Al3+ e Mg2+) e aeração do sistema, sob a extração de cobre foram avaliados. Os ensaios foram realizados em sistemas agitados a 67,5°C e três tipos de minério foram utilizados, sendo que todos eles apresentavam teores relativamente elevados de flúor, um elemento potencialmente tóxico aos micro-organismos. Os resultados mostraram que os parâmetros que mais afetaram a biolixiviação foram o pH da solução e a concentração de Al3+. O pH da solução impactou tanto a cinética quanto a extração final de cobre. Quando o pH da solução foi mantido em 2,50 observou-se extrações de cobre cerca três vezes menores em relação às obtidas nos ensaios em pH 1,50. Já a concentração de Al3+ teve mais impacto na cinética de extração de cobre. Em baixas concentrações, os cátions Al3+ favoreceram a cinética de extração devido à sua capacidade de complexar os íons fluoreto, diminuindo a toxidade dos mesmos. Porém, em concentrações elevadas (10g/L) de cátions Al3+ observou-se um ligeiro decréscimo na cinética de extração do metal, provavelmente, devido ao aumento excessivo da força iônica da solução provocado pela elevada concentração dos cátions.
metadata.dc.description.abstracten: Copper sulfides can be processed by either pyro- or hydrometallurgical routes. Currently, the latter accounts for 20% of the world copper production and an increase in market share is expected in near future due to higher demand, ore reserve depletion and stricter environmental regulations regarding gaseous emissions by smelters. Bio-hydrometallurgy, especially has been increasingly applied to the processing of low-grade ores and mining tailings. In this work, secondary copper ore (and concentrate) bioleaching was studied with Sulfolobus acidocaldarius (DSMZ 639), at 67.5oC, so that the optimum parameters for copper extraction were assessed. Batch experiments were performed in 250mL erlenmeyers flasks containing 100mL of a pulp with 5% (2.5% with the concentrate) solids (w/v), at 150min-1. The effects of pH, particle size, metallic ion (Al3+ and Mg2+) concentration on copper extraction were determined. 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. Fluorine presence in the all materials (ore and concentrate) had a negative influence on copper bioleaching. Its toxicity to S. acidocaldarius was overcome with aluminum additions to the system at 1:1 Al/F molar ratio. The results showed that the pH as well as the aluminum concentration had the largest impacts on bioleaching performance. The highest copper extraction (100%) was achieved at acidic pH (1.5-1.75) and ferrous sulfate was not required for bioleaching as total iron concentration was always in the range 0.5-1.0g/L. Low aluminum concentrations (up to 5g/L) improved copper extraction kinetics as fluoride ions were complexed by the element, whereas at 10g/L, aluminum increased the solution ionic strength and resulted in a slight decrease in the leaching kinetics. Although ferrous iron was the predominant iron species during bioleaching, jarosite was present on the residues of the bioleaching experiments due to the high temperature applied. In addition, elemental sulfur was not detected, suggesting the microorganism was able to oxidize it during bioleaching. Overall, bioleaching enabled copper extractions at high pH and with faster kinetics as compared to abiotic leaching.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2835
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