A sustainable solution for fresh-water demand in mining sectors : process water reclamation and metals recovery from pox effluent by membrane distillation followed by ion exchange resins

Abstract

Entre os processos de beneficiamento do ouro, a oxidação sob pressão (OSP) é aplicada visando à maior taxa de recuperação desse metal. No entanto, OSP gera elevado volume de efluente, que contém altas concentrações de ácido (H2SO4) e metais. Nesse sentido, é necessário adotar métodos de tratamento eficazes para atender às legislações ambientais, e permitir a recuperação desses subprodutos. Nesse cenário, a destilação por membrana de contato direto (DMCD) foi avaliada em substituição aos tratamentos convencionais e comparada, em termos de viabilidade operacional e aspectos econômicos, com a nanofiltração (NF) para o tratamento/ beneficiamento desse tipo de efluente. Também se avaliou a aplicação da DMCD em diferentes temperaturas de alimentação (55 – 65 °C) e taxas de recirculação (0,3 - 1,5 L/min). Duas membranas comerciais, de poli (tetrafluoroetileno) e poli (vinilidenefluoreto), foram comparadas, bem como a contribuição de um espaçador, em termos de taxa de recuperação do permeado e a eficiência de retenção. As menores taxas de molhamento foram obtidas em temperaturas de alimentação e vazão de recirculação reduzidas (60 ºC e 0,30 L/s, respectivamente), o que permitiu maior grau de recuperação do permeado. Porém, o aumento na temperatura e na vazão de alimentação levou a resistências mais baixas. Nessa perspectiva, a resistência da membrana teve a maior contribuição para a transferência de massa, enquanto a resistência associada à incrustação teve efeitos desprezíveis. Nas melhores condições (PTFE com espaçador, temperatura de alimentação de 60 °C e 0,3 L/min) o processo teve um fluxo médio de 6,82 L/m2.h de permeado e grau de recuperação de 33,9%. Sob essas condições operacionais, obteve-se elevada retenção de metais e ácidos, >99,2% e >99,9%, respectivamente, gerando um permeado que pode ser utilizado diretamente como água de reúso na mineração. O concentrado gerado pela DMCD apresenta altas concentrações de metais e com o objetivo de recuperar os elementos de maior interesse econômico (Ni 2+, Cu2+ e Co2+) as resinas de troca iônica Amberlyst A26, Dowex M 4195 e Amberlite IRC747 foram utilizadas. Nessa perspectiva, a Dowex M 4195 foi a resina mais eficaz, que apresentou a seguinte ordem de seletividade iônica Cu2+> Ni2+> Co2+ com 98, 57 e 23 %, respectivamente, de adsorção. Os resultados também indicaram que a elevação da concentração de resina aumentou a porcentagem de remoção desses metais. Logo, a DMCD seguida da troca iônica foi considerada uma alternativa promissora para a reutilização de água de processo, recuperação de metais e, consequentemente, beneficiamento do efluente da OSP.