Rethinking gold mining wastewater treatment using membrane distillation and solvent extraction for minimal waste discard and resources recovery

Abstract

As instalações destinadas ao tratamento de efluentes industriais apenas para descarte não são mais interessantes do ponto de vista ambiental e econômico. Em vez disso, elas começaram a ser projetados também para a recuperação de subprodutos. Unidades de tratamento isoladas muitas vezes são ineficazes para esse fim, o que motiva pesquisas que investigam tratamentos integrados e híbridos. Efluentes derivados da mineração configuram-se como uma fonte alternativa para recuperação de subprodutos. Neste estudo, propõe-se a integração das técnicas de destilação por membranas (MD) e extração por solvente (SX) para o beneficiamento do efluente gerado na índustria de processamento de ouro. Em um primeiro momento, a SX foi investigada para a reciclagem de ácido mineral (H2SO4) e cobre do concentrado de MD. Cinco extratantes (Alamine 336, Aliquat 336, Cyanex 923, TEHA e Versatic Acid) foram preferencialmente diluídos em querosene ou 1-decanol (30 vol%) em experimentos de extração conduzidos a 60 °C. A natureza endotérmica da extração (∆H: 38.8 kJ/mol) seria vantajosa para a recuperação do ácido e a integração com o processo de MD, uma vez que seu concentrado é produzido em temperaturas elevadas. Portanto, MD e SX foram integrados para o beneficiamento de águas residuais da mineração de ouro e melhor uso dos recursos naturais. O sistema permitiu a recuperação de água (taxa de recuperação: 34%) para fins de reúso, através do sistema de MD, H2SO4 (taxa de recuperação: 95%), por SX utilizando tris-2-etilhexilamina, e cobre (taxa de recuperação: 99%), por SX utilizando LIX 84-I. Foram obtidos resultados economicos favoráveis a recuperação de água (0,23 US$/m³) e cobre (4,25 US$/kgCu), com preços inferiores aos praticados atualmente para ambas as commodities. Para o H2SO4, os gastos operacionais corresponderam a 0,423 US$/kgH2SO4, ligeiramente superior ao seu preço comercial. Estudos complementares investigaram os processos de SX não dispersivos (NDSX), definindo primeiramente as condições operacionais favoráveis a recuperação de subprodutos para posterior integração com o processo de MD. Para tanto, foram empregados os contatores de membrana (MCs), que valendo-se da fase orgânica apropriada, têm mostrado seletividade para o composto de interesse e recuperações de até 99% em estudos teóricos. Os resultados positivos se devem aos avanços no desenvolvimento de membranas hidrofóbicas, configurações e set-up dos módulos, que ainda contribuíram para processos de menor consumo específico de energia, menor geração de resíduos, maior confiabilidade e unidades de menor exigência de área. Por fim, avaliou-se o sistema integrado para recuperação simultânea de água, H2SO4, e cobre. De forma geral, o sistema integrado se insere em uma perspectiva que aparta do foco linear de aproveitamento de matéria-prima, priorizando processos de reciclagem e reaproveitamento.