Arsenic and sulfate release from sulfide minerals: effect of galvanic interaction and soluble iron

Abstract

A oxidação de amostras minerais ricas em arsenopirita (>90%) foi extensivamente estudada por um sistema de fluxo contínuo sob condições de saturação ou depleção de oxigênio. Considerando o contexto de barragem de rejeitos, vários efeitos foram avaliados para melhor determinar a taxa de oxidação da arsenopirita em meio circumneutro. Estes efeitos envolvem: avaliação da presença de produtos de óxidos de ferro na superfície do mineral, influência do pH (faixa de 4 -10) e de oxigênio dissolvido, efeito de íons férricos e agentes complexantes com ferro. Este trabalho também estudou, pela primeira vez, a influência da associação física entre os sulfetos arsenopirita/pirrotita na liberação de As, Fe S. Sob condições de estado estacionário, a taxa de oxidação da arsenopirita é cerca de 200% maior quando as partículas são cobertas por uma camada de produtos de oxidação de ferro em comparação com a taxa da superfície fresca. Sugere-se que a camada de produto de ferro aumenta a disponibilidade de Fe (III) solúvel - um oxidante forte - mesmo em condições de pH próximo da neutralidade. Em relação à influência do pH e de oxigênio dissolvido, a arsenopirita tem uma taxa de reação mais baixa em pH 7 (3.54 x 10-10 ± 0.03 mol m−2.s-1, e 7.93 x 10-11 ± 0.08 mol m−2.s-1 em condições de saturação e depleção de oxigênio, respectivamente). O oxigênio tem um efeito positivo na liberação de arsênio em qualquer condição de pH. A adição de 1mmol de citrato ao meio lixiviante mostrou um efeito notável na oxidação da arsenopirita – a liberação de As e S aumentou cerca de 300% –. Essa maior oxidação é associada neste estudo à maior concentração de íons férricos solúveis devido formação e manutenção do ciclo Fe (II)-citrato-/Fe (III)-citrato par redox na presença de oxigênio. O efeito complexante dos íons cloreto (1 mmol) é menor, mas aumenta a oxidação do FeAsS em cerca de 35%. Sob condições de depleção de oxigênio, a liberação de As e S é significativamente reduzida (mais de 75% para qualquer faixa de pH) na presença ou na ausência de agentes complexantes de ferro. Independente da proporção e da amostra de pirrotita usada, a associação dos pares arsenopirita/pirrotita não mostrou efeito galvânico, ou seja, diferenças insignificantes foram observadas em relação à oxidação dos sulfetos individuais, o que permite concluir que a arsenopirita não é catodicamente protegida durante associação dos sulfetos.