Extração de elementos terras raras e urânio da pilha de minério e bota-fora 4 da mina de Osamu Utsumi, utilizando água desionizada, drenagem ácida de mina e ácido clorídrico

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Pelisam, Luís Gustavo Trettel, 1995-
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/6447
Resumo: Orientador: Ricardo Perobelli Borba
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spelling Extração de elementos terras raras e urânio da pilha de minério e bota-fora 4 da mina de Osamu Utsumi, utilizando água desionizada, drenagem ácida de mina e ácido clorídricoRare earth elements and uranium extraction from the ore pile and waste dump 4 of the Osamu Utsumi mine using deionized water, acid mine drainage and hydrochloric acidTerras rarasUrânioMetais - ReaproveitamentoRare earthsUraniumMetals - RecyclingOrientador: Ricardo Perobelli BorbaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de GeociênciasResumo: Os elementos terras raras (ETR's) e o urânio são matérias-primas essenciais, respectivamente, para a indústria de alta tecnologia e como fonte energética de alto rendimento. Devido à sua importância estratégica, a procura por tais recursos se intensificou nos últimos anos, de modo que diversas ações foram tomadas para garantir sua disponibilidade. Entretanto, pouco tem sido feito para reaproveitar ETR's e U disponíveis em pilhas de estéril e de minério inativas. O objetivo deste trabalho é estudar a capacidade de extração de ETR's (Ce, Y, Nd e La) e U das brechas vulcânicas da Pilha de Minério (V = 200.000 t) e do Bota-Fora 4 (V = 14 mi m3) da mina de Osamu Utsumi (MOU) - Brasil, e compreender as interações geoquímicas, por meio de experimentos de colunas, que promovem a circulação e a lixiviação de água desionizada, ácido clorídrico 2M e drenagem ácida de mina (DAM) nas rochas da MOU. Este trabalho engloba a amostragem das rochas e de DAM da mina; análises mineralógicas por difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV); composição química total das rochas por fluorescência de raios X (FRX); determinação da extração máxima de elementos por digestão ácida assistida por micro-ondas (EPA-3051); determinação das concentrações de Ca, Fe, Mg, Mn, K, S, Zn e ETR's no lixiviado do experimento por espectrometria de emissão atômica por plasma acoplado indutivamente (ICP-OES) e modelagem geoquímica (PHREEQC). Os resultados mostraram que as brechas vulcânicas utilizadas nos experimentos contêm quantidades significativas de ETR's e U. Os experimentos com a água desionizada indicaram baixa remoção de ETR's e de U, relacionados com a solubilização de fases minerais e sais altamente solúveis presentes nas rochas. Os experimentos com o HCl 2M obtiveram os melhores resultados na extração dos lantanídeos, Y e U, devido ao baixo pH do ácido, que possibilitou a dissolução dos fosfatos de ETR's e da uraninita. A circulação e lixiviação com a DAM apresentou baixa extração de U e promoveu a retenção dos ETR's da própria drenagem ácida no interior das colunas, por meio da sorção destes elementos junto a óxidos e hidróxidos de Fe amorfos, como a goethita e a schwertmannita. Os resultados satisfatórios da solubilização de minerais de ETR's e de U por meio do uso do HCl 2M corroboram trabalhos consagrados da literatura e métodos já empregados em minerações, portanto, economicamente viáveis e que levantam a possibilidade de reaproveitamento da pilha de minério e de estéril da MOU, como forma de gerar receita para a mineraçãoAbstract: The rare earth elements (REE) and uranium are essential raw materials, respectively, for the high-tech industry and as a key energy source. Due to its strategic importance, the demand for these resources has intensified in recent years, in a way that several actions have been taken to guarantee their availability. However, few actions has been done to reuse REE and U available in inactive waste dump and ore piles. The objective of this work is to study the extraction capacity of REE (Ce, Y, Nd and La) and U from the volcanic breccia of the ore pile (V = 200,000 t) and waste dump 4 (V = 14 mi m3) from Osamu Utsumi Mine (MOU) - Brazil, and understand the geochemical interactions, through column experiments, which promote the circulation and leaching of deionized water, hydrochloric acid and acid mine drainage (AMD) in the breccias. This work includes rock and AMD sampling from the mine; mineralogical analysis by X-Ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM); total chemical composition of rocks by X-Ray Fluorescence (FRX); determination of the maximum elements extraction by Microwave-Assisted Acid Digestion (EPA-3051); determination of Ca, Fe, Mg, Mn, K, S, Zn and ETR concentrations extracted in the experiments by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry (ICP-AES) and geochemical modeling (PHREEQC). The results showed that the volcanic breccia contains significant amounts of REE and U. The experiments with deionized water indicated low removal of REE and U, related to the solubilization of mineral phases and highly soluble salts present in the rocks. The experiments with hydrochloric acid obtained the best results in the extraction of lanthanides, Y and U, due to the low pH of the acid, which made it possible to dissolve the REE phosphates and uraninite. Circulation and leaching with AMD showed low U extraction and promoted the retention of REE from the acid drainage inside the columns, through the sorption of these elements together with amorphous Fe oxides and hydroxides, such as goethite and schwertmannite. The satisfactory results of the REE and U minerals solubilization through the use of hydrochloric acid corroborate well-known papers and methods already used in mining, therefore, economically viable, which raise the possibility of reusing the ore pile and waste dump 4 of the MOU, as a way to generate revenueMestradoGeologia e Recursos NaturaisMestre em GeociênciasCNPQ131778/2018-8[s.n.]Borba, Ricardo Perobelli, 1963-Silva, Wanilson LuizAlberti, Heber Luiz CaponiUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de GeociênciasPrograma de Pós-Graduação em GeociênciasUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASPelisam, Luís Gustavo Trettel, 1995-20202020-08-12T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (113 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/6447PELISAM, Luís Gustavo Trettel. Extração de elementos terras raras e urânio da pilha de minério e bota-fora 4 da mina de Osamu Utsumi, utilizando água desionizada, drenagem ácida de mina e ácido clorídrico. 2020. 1 recurso online (113 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/6447. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1255014Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-11-17T16:19:30Zoai::1255014Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2022-11-17T16:19:30Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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