Mecanismo de adsorção de cianocomplexos de cobre em carvão ativado e implicações na adsorção seletiva de ouro

• Autor(a) principal: Clauson de Souza
• Data de Publicação: 2012
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9KGVHC
• topic: Materiais e de Minas; Engenharia Metalúrgica; Engenharia metalúrgica; Tecnologia mineral

A tendência no aumento da lavra de minérios complexos e de mais baixos teores tem levado à explotação de minérios de ouro com elevada relação Cu/Au. A presença de cobre solúvel em circuitos CIP(carbono in pulp)/CIL(carbono in leach) resulta na competição de seus complexos por sítios de adsorção no carvão ativado. O estudo da adsorção de cobre em carvão ativado visa contribuir para minimizar os efeitos do cobre na cianetação de ouro. Inicialmente, investigou-se a especiação do sistema Cu- CN-H2O, através de diagramas de estabilidade termodinâmica, espectroscopia Raman e cálculos de estruturas via DFT (density functional theory). Os cálculos DFT demonstraram que os complexos linear (Cu(CN)2 -), trigonal plano (Cu(CN)3 2-) e tetraédrico (Cu(CN)4 3-) são os mais estáveis dentre as espécies cianetadas/hidratadas e assim, estas são as geometrias preponderantes em soluções cianetadas. Os espectros Raman indicaram que o Cu(CN)3 2- é a espécie dominante em amplas faixas de pH (5-10,5), concentração de cobre (0,02 a 0,2mol.L-1) e razão molar CN/Cu (<7). A predominância do Cu(CN)4 3- é observada apenas em valores elevados de pH (>10,5) e razão CN/Cu (7). A espécie Cu(CN)2 - não foi detectada. Os valores das cargas parciais dos átomos nos complexos mostraram, segundo o princípio de equalização da eletronegatividade, que o aumento de coordenação desfavorece a força de ligação CN, refletindo na queda da frequência de vibração Raman e na estabilidade. Em uma segunda etapa, investigou-se a adsorção dos cianocomplexos de cobre em diferentes amostras de carvão ativado. O modelo de interação eletrostática, aqui proposto considerou os efeitos das características físico-químicas do carvão ativado, como ponto de carga zero (PZC) e densidade grupos funcionais, e mostrou-se coerente com os resultados experimentais. Valores de pH<PZC favorecem a adsorção do cobre, pela atração entre a superfície positiva do carvão e os cianocomplexos de cobre negativos. A adsorção da espécie Cu(CN)3 2- (CN/Cu= 3) é favorecida pela elevação da força iônica. A presença de íons cálcio (Ca2+) favorece ainda mais a adsorção, por estabelecer localmente um excesso de cargas positivas que é compensado pela interação eletrostática com os cianocomplexos de cobre. Por fim, foram estudados os efeitos de parâmetros do processo CIP (i.e., tipo de carvão, excesso de cianeto, presença de íons Ca2+ e aeração) na seletividade de adsorção de ouro na presença de cobre. Os carvões de menor densidade de grupos funcionais (1,2meq.m-2) mostraramse mais seletivos ao ouro. O excesso de cianeto (CN/Cu>4) favorece seletividade do carvão pelo ouro, contudo, elevadas concentrações de cianeto diminuem a adsorção deste metal. A presença de Ca2+ elevou a adsorção de ouro em 22%, o que anulou o efeito positivo do cálcio na redução na adsorção de cobre observada em soluções monocomponente. A aeração da solução aumentou a adsorção de cobre em 4 vezes e diminuiu a adsorção de ouro. Este resultado foi relacionado à maior estabilidade do Cu(CN)3 2-, indicada pela espectroscopia Raman.