Biolixiviação do minério de calcopirita pela perspectiva da eletroquímica de semicondutores - Toledo, Ailton Guilherme Rissoni [UNESP] (2022)
A crescente necessidade de cobre, o esgotamento dos recursos mundiais de jazidas de minério de alto teor e o acúmulo ininterrupto de resíduos de minério contendo metais comercialmente valiosos tendem a impulsionar o desenvolvimento de processos hidrometalúrgicos. A hidrometalurgia designa processos mais sustentáveis e de baixo custo para obtenção de recursos metálicos a partir de sua (bio)lixiviação, em que há a possibilidade de processar minérios de baixo teor, substituindo a pirometalurgia. No entanto, a (bio)lixiviação em larga escala de minério de calcopirita, minério de cobre mais abundante disponível na natureza (>70%), ainda não é viável economicamente. Muitos dos minerais de interesse são semicondutores, como a calcopirita, desse modo, entender sua natureza semicondutora em contato com uma solução eletrolítica é crucial para promover a eficiência e a aplicação da biohidrometalurgia em larga escala. No entanto, poucos trabalhos na área de (bio)lixiviação têm considerado a abordagem eletroquímica de semicondutores, em que uma efetiva (bio)lixiviação mineral depende do que ocorre na interface entre o semicondutor e uma solução eletrolítica, bem como em suas fases sólida e líquida. A fim de compreender os processos químicos entre a calcopirita e a solução eletrolítica, uma superfície de resposta capaz de descrever a extração de cobre com alta confiança estatística (R2 = 0,9973) foi obtida usando um planejamento fatorial composto central. Os resultados evidenciaram que a lixiviação da calcopirita foi fortemente influenciada pelo potencial da solução, que foi função da razão [Fe2+]i:ρpolpa. A razão [Fe2+]i:ρpolpa ≈ 80 permitiu uma faixa ótima de potencial de solução para a maior parte de duração do experimento, o que proporcionou uma extração de cobre de cerca de 91% em 28 dias do concentrado calcopirítico. Nos experimentos de biolixiviação, consórcios de microrganismos capazes de manter potenciais de solução mais baixos propiciaram recuperações de cobre de quase 90% em 129 dias do concentrado calcopirítico. Por sua vez, a lixiviação do minério de baixo teor obteve aproximadamente 63% de extração de cobre em 195 dias. Assim, os resultados experimentais, a teoria da eletroquímica de semicondutores juntamente com os potenciais de Nernst calculados das principais reações de oxidação-redução, indicaram que a recuperação do cobre foi regida por condições experimentais que favoreceram o aumento de concentração de portadores de carga majoritários na superfície da calcopirita. Foram elaborados modelos de (bio)lixiviação pela perspectiva da eletroquímica de semicondutores, que explicaram os resultados obtidos.