Carbonation-assisted liberation and integrated recovery of refractory Au/Ag associated with PbSO₄ and BaSO₄ in copper anode slime processing
Este estudo apresenta um processo hidrometalúrgico assistido por carbonatação que converte PbSO₄ e BaSO₄ em lamas de ânodo de cobre em carbonatos solúveis para libertar e recuperar Au e Ag retidos, permitindo simultaneamente a reciclagem de reagentes e a minimização de resíduos.
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No mundo industrial da fundição de cobre, um subproduto conhecido como lama de anodo de cobre acumula-se no fundo das células eletrolíticas. Esta lama não é um resíduo no sentido tradicional; é um tesouro concentrado de metais preciosos, incluindo ouro, prata e vários elementos do grupo da platina. Durante décadas, os metalúrgicos desenvolveram processos químicos complexos para extrair estes materiais valiosos. Uma abordagem padrão envolve o uso de amônia para dissolver a prata, seguido de outros tratamentos para recuperar o ouro. No entanto, este método deixa para trás um resíduo persistente. Dentro desta lama restante, minúsculas partículas de ouro e prata ficam presas dentro de uma matriz de sulfato de chumbo e sulfato de bário. Estes compostos de sulfato atuam como uma casca protetora, trancando os metais preciosos e tornando-os difíceis de alcançar com produtos químicos padrão. Se este resíduo for simplesmente enviado de volta para uma fundição, os metais valiosos podem ser recuperados, mas o processo também envia elementos indesejados como estanho e bário para a escória, criando um ciclo menos eficiente.
Pesquisadores da Daye Nonferrous Metals Co., Ltd. e da Universidade de Fuzhou desenvolveram uma nova estratégia química para resolver este problema específico. O trabalho deles foca em abrir essa casca de sulfato protetora sem destruir os metais valiosos em seu interior. Em vez de tentar dissolver os sulfatos diretamente, o que é difícil, eles utilizam um processo chamado conversão por carbonatação. Em termos simples, eles introduzem uma solução contendo carbonato de sódio ao resíduo. Este agente químico troca de lugar com o sulfato, transformando o sulfato de chumbo e o sulfato de bário, de difícil dissolução, em carbonato de chumbo e carbonato de bário. Estas novas formas de carbonato são muito mais fáceis de dissolver. Uma vez completada a transformação, os pesquisadores tratam o material com ácido clorídrico. O ácido dissolve facilmente os carbonatos recém-formados, liberando o chumbo e o bário para o líquido enquanto deixa o ouro e a prata para trás em uma forma sólida que agora está livre de sua gaiola de sulfato.
O estudo demonstra que este método é altamente eficaz. Quando a equipe aplicou seu processo ao resíduo de lixiviação por amônia, eles foram capazes de remover 94,43 por cento do chumbo e 98,24 por cento do bário. Esta remoção não foi apenas sobre limpeza; foi sobre libertação. Uma vez que o chumbo e o bário foram removidos, o ouro preso dentro do resíduo tornou-se acessível. Os pesquisadores então trataram este resíduo limpo com uma solução de cloreto oxidativa, que extraiu com sucesso 98,33 por cento do ouro. A prata, no entanto, comportou-se de forma diferente; foi apenas parcialmente removida por esta etapa, exigindo um tratamento final e separado com amônia para ser totalmente recuperada. O processo também se mostrou capaz de separar o chumbo e o bário um do outro, permito que fossem recuperados como produtos de sulfato distintos e puros que poderiam ser vendidos ou reutilizados.
Uma parte crítica desta inovação é sua capacidade de reciclar seus próprios produtos químicos, reduzindo o desperdício e a necessidade de novos reagentes. O processo gera um fluxo líquido rico em carbonato de sódio e sulfato de sódio. Os pesquisadores descobriram que, ao resfriar este líquido, poderiam congelar o sulfato de sódio na forma de cristais, deixando para trás uma solução que ainda continha o suficiente de carbonato de sódio para ser usada novamente na próxima rodada de processamento. Eles também recuperaram os próprios cristais de carbonato de sódio, que poderiam ser devolvidos ao início do ciclo. Este design de ciclo fechado significa que o sistema requer muito pouco aporte químico novo e produz o mínimo de águas residuais. A equipe confirmou que esta reciclagem poderia funcionar ao longo de múltiplos ciclos, mantendo alta eficiência enquanto mantém o equilíbrio químico estável.
O resultado final é um fluxo simplificado que transforma um produto de resíduo misto e difícil em uma série de fluxos valiosos e separados. O processo produz um concentrado rico em ouro, um fluxo rico em prata e produtos de sulfato de chumbo e bário puros. Ele também deixa para trás um resíduo enriquecido com outros elementos recuperáveis como bismuto e antimônio, que podem ser processados adiante se for economicamente viável. Ao converter os sulfatos persistentes em carbonatos solúveis e depois reciclar os produtos químicos usados para realizar o trabalho, os pesquisadores criaram um método que é tanto eficiente quanto ambientalmente considerado. Esta abordagem oferece uma maneira prática de maximizar a recuperação de metais preciosos a partir da lama de anodo de cobre, minimizando ao mesmo tempo a pegada ambiental da operação.
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