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http://hdl.handle.net/1843/63453| Type: | Dissertação |
| Title: | Eletrorrecuperação de cobre em rota proposta para a recuperação de metais no contexto da mineração urbana |
| Authors: | Tamíris Roxana da Silva |
| First Advisor: | Daniel Majuste |
| First Referee: | Virginia Sampaio Teixeira Ciminelli |
| Second Referee: | Achilles Junqueira Bourdot Dutra |
| Abstract: | Neste trabalho foram avaliados os efeitos de variáveis operacionais e de composição do eletrólito (concentração de cobre, acidez e presença de impurezas – íons zinco, Zn2+, e peróxido de hidrogênio, H2O2) no processo de eletrorrecuperação de cobre. Soluções sintéticas e licor proveniente de processo de lixiviação de pinos conectores de placas de circuito impresso (PCI) de computadores foram utilizados. A abordagem envolveu a realização de ensaios de eletrorrecuperação, medições eletroquímicas, determinação de propriedades físico-químicas do eletrólito e sua análise química e caracterização de depósitos de cobre. Nos ensaios realizados com solução sintética, apenas a temperatura apresentou um impacto significativo no consumo específico de energia elétrica (CEEE) do processo (aumento de até 4%), na faixa avaliada. Por sua vez, a eficiência de corrente (EC) permaneceu em torno de 100% em todos os casos. Na investigação sobre os efeitos da presença de íons Zn2+, não houve impacto relevante na EC do processo. No entanto, constatou-se aumento no CEEE, sendo o efeito mais relevante na concentração de 75 g L-1. Nessa condição e a 250 A m-2, o acréscimo observado foi da ordem de 4%. Em relação à morfologia dos produtos, o efeito combinado da elevada concentração de íons Zn2+ no eletrólito e da densidade de corrente de 450 A m-2 resultou na formação de depósitos nodulares. Os estudos sobre os efeitos de uma provável concentração residual de H2O2 no licor revelaram que esta espécie é muito prejudicial à eletrorrecuperação de cobre, reduzindo a EC do processo para cerca de 70% na concentração de 1,75 g L-1 (possivelmente por promover reações secundárias). Consequentemente, houve um efeito no CEEE, que foi 34% maior nessa condição. Em relação ao processamento do licor gerado na lixiviação dos pinos, a eletrorrecuperação direta de cobre mostrou-se bastante promissora, resultando em um processo com elevada produtividade. O uso de DSA (Dimensionally Stable Anode) mostrou-se eficaz na redução da voltagem da célula e por consequência no CEEE. Além disso, os depósitos produzidos apresentaram-se macroscopicamente suaves e com pureza de no mínimo 99,9% operando-se a 35 °C, 250 A m-2 e mantendo-se reduzidas as concentrações das impurezas deletérias ao processo. O estudo realizado trouxe, portanto, contribuições importantes para o desenvolvimento de uma rota hidro e eletrometalúrgica no contexto da mineração urbana. |
| Abstract: | In this work the effects of operational variables (temperature and current density) and electrolyte composition (copper concentration, acidity and the presence of impurities - zinc ions, Zn2+, and hydrogen peroxide, H2O2) on the copper electrowinning were evaluated. Synthetic solutions and liquor from the printed circuit boards (PCB) connector pins leaching process were used. The approach involved conducting electrowinning tests, electrochemical measurements, physical-chemical and chemical analysis of electrolytes and characterization of Cu deposits by using XRD and SEM-EDS analysis. In the tests performed with synthetic solution, only temperature had a significant impact (up to 4% increases) on the specific energy consumption (SEC) of the electrowinning process. All current efficiency (CE) measured were about 100%. There was no relevant impact on CE in the presence of Zn2+ ions. However, there was an increase in SEC with remarkable effect at 75 g L-1. At this concentration level and at 250 A m-2, the increase in the SEC was around 4%. Regarding the morphology of the copper deposits, the combined effect of high zinc concentrations and current density at 450 A m-2 resulted in the formation of nodular deposits. Studies on the effects on copper recovery under the possible presence of residual H2O2 in the sulfate liquor revealed that this species is extremely harmful to the process, reducing CE up to 70% at the concentration of 1.75 g L-1 (possibly by promoting secondary cathodic reactions). Consequently, there was a significant impact on the SEC. Regarding to the direct feeding of the leaching liquor in the electrowinning cell, the results were very promising. It was shown that it is possible to recover copper with high productivity level. The use of the Dimensionally Stable Anode was effective in reducing cell voltage and SEC as a consequence. In addition, the deposits produced can be smooth and with purity of at least 99.9% by operating the process at 35 ° C, 250 A m-2 and keeping at low levels the concentrations of harmful impurities. Therefore, the study carried out has brought important contributions to the development of a hydro and electro-metallurgical route in the context of urban mining. |
| Subject: | Engenharia de minas Tecnologia mineral Metalurgia extrativa Cobre Mineração Hidrometalurgia Metais |
| language: | por |
| metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| metadata.dc.publisher.department: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MINAS |
| metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de Minas |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/63453 |
| Issue Date: | 29-Sep-2020 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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