Consórcios termofílicos na biossolubilização de concentrado calcopirítico: efeito da adição de íons ferrosos e íons cloreto

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Crocco, Laíze Guimarães
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Hidrometalurgia; Lixiviação bacteriana; Calcopirita; Minérios; Cobre
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/250632

Aproximadamente 85% do cobre mundial é produzido via pirometalurgia, e um interesse cada vez maior tem sido constatado no estudo de processos alternativos, como hidrometalúrgicos ou biohidrometalúrgicos, pois estes apresentam menores impactos ambientais, maior viabilidade econômica e possibilitam a extração de cobre de minérios de baixo teor que não podem ser processados por pirometalurgia. A calcopirita corresponde a 70% das reservas globais de cobre e, por isso, a biolixiviação desse minério tem sido amplamente estudada. Entretanto, sua lenta cinética de dissolução impacta negativamente a extração de cobre, e muitas pesquisas tem sido feitas para tornar o processo aplicável em grandes escalas. Neste cenário, o presente trabalho propõe estudar a dissolução de concentrado calcopirítico na presença de íons cloreto, íons ferrosos e consórcio de microrganismos termofílicos, visando solubilizar o cobre de maneira eficiente e economicamente viável. Para isto, foi avaliada inicialmente a tolerância do consórcio termofílico frente a crescentes concentrações de íons cloreto (0, 50, 100, 250 e 500 mmol L-1 ). Foi conduzido um ensaio de composto central que permitiu construir uma superfície de resposta que correlacionasse a solubilização de concentrado calcopirítico em função da densidade de polpa, concentração de íons ferrosos e íons cloreto. Os resultados mostraram que o consórcio termofílico tolerou as concentrações de íons cloreto empregadas, pois possibilitou o aumento na cinética de extração de cobre do concentrado calcopirítico em todas as condições, principalmente em 500 mmol L-1 de Cl- , na qual obteve-se 100% de extração do metal em 21 dias comparado com 84% em meio abiótico. A melhora na cinética de dissolução do concentrado calcopirítico pode ser atribuída a baixa velocidade de oxidação dos íons Fe2+ por estes microrganismos, contribuindo para manutenção do potencial dos pares iônicos em solução dentro da faixa ótima para a lixiviação da calcopirita. No ensaio de superfície de resposta, os resultados mostraram que a dissolução do concentrado calcopirítico foi influenciada principalmente pela concentração de íons cloreto presente, sendo possível obter maiores extrações de cobre em maiores concentrações destes íons devido a formação de complexos de cloreto de cobre que estabilizam os íons Cu(I) em solução, permitindo que o par redox Cu(II)/Cu(I) contribua para a dissolução da calcopirita, aumentando a extração de cobre contido no concentrado. Os microrganismos aumentaram discretamente a cinética de dissolução do cobre nas condições estudadas por meio do ensaio de superfície de resposta. Ao final dos experimentos, nos resíduos foram detectados enxofre elementar e jarosita, mostrando que estas espécies não causaram passivação do concentrado calcopirítico. Portanto, foi possivel determinar uma condição eficiente e economicamente viável para a recuperação do cobre, sendo ela 2,00% calcopirita, 340 mmol L-1 de Fe2+ e 400 mmol L-1 de Cl- , na qual obteve-se aproximadamente 100% de extração do metal em 28 dias, com consumo de ácido sulfúrico próximo a zero, reduzindo os impactos operacionais e econômicos relacionados ao emprego deste reagente na produção de cobre. Além disso, esta condição sinaliza possibilidade de utilização de água do mar como alternativa à água doce nos processos de extração de cobre em minérios de baixo teor.