Estudo dos complexos organometálicos formados na etapa de extração de níquel e cobalto, através do uso de extratantes ácidos. - Murcia Santanilla, Adriana Johanny (2017)
O níquel e o cobalto são dois metais de ampla utilização na indústria mundial, principalmente na produção de aços inoxidáveis e ligas metálicas no caso do níquel, e baterias e superligas no caso do cobalto; estes dois metais são encontrados associados na natureza, cerca de 55% da produção mundial de cobalto é derivada da mineração de níquel. Porém, devido a estes elementos apresentarem comportamento químico similar em soluções aquosas, a sua purificação se torna difícil, impulsionando pesquisas voltadas para o melhoramento dos processos existentes para este fim. Dentre estes processos podemos citar a extração por solventes, e para um melhor entendimento da purificação de níquel e cobalto a partir dessa técnica, foi realizado esse estudo, o qual tem como objetivo estudar os complexos organometálicos formados na etapa de extração. A fase aquosa utilizada para a realização deste estudo é um licor sintético de lixiviação que contém níquel, cobalto, manganês, cobre, magnésio e cálcio na sua composição química. Por outro lado, a fase orgânica foi preparada com os extratantes ácidos Cyanex 272, Versatic 10 e D2EHPA de forma individual, assim como as suas misturas, como são: [Cy15-Ve5], [Cy10-Ve10], [Cy5-Ve15], [Cy15-DH5], [Cy10-DH10], [Cy5-DH15], [Ve15-DH5], [Ve10-DH10] e [Ve5-DH15]. Com o intuito de compreender a interação entre o extratante e o íon metálico (complexo organometálico), foi determinada a estequiometria dos complexos através dos métodos de análises da inclinação e o método da variação contínua (método de Job) e a caracterização foi feita utilizando as técnicas de espectrofotometria UV-Vis, espectroscopia FT-IR e termogravimetria (TG/DTG/DSC). Através dos resultados obtidos nos ensaios de extração, foram escolhidos os sistemas, [Cy15-Ve5] e [Cy10-DH10] para realizar o estudo dos complexos organometálicos. O método da variação contínua mostrou a participação de duas moléculas de extratante na complexação de cobalto em todas as fases orgânicas estudadas, com exceção do Versatic 10, a qual apresentou o envolvimento de 5 moléculas. Na complexação de níquel, foram encontradas uma molécula com D2EHPA e [Cy10-DH10], duas moléculas com Cyanex 272 e [Cy15-Ve5] e três moléculas com Versatic 10. As análises por UV-Vis forneceram o número de coordenação dos complexos organometálicos de níquel e cobalto formados tanto na solução aquosa como nas diferentes fases orgânicas estudadas. Através destes resultados determinou-se que o níquel apresentou uma simetria octaédrica nas condições testadas (fase aquosa e fases orgânicas), já o cobalto apresentou uma simetria octaédrica na solução aquosa e no Versatic 10, e simetria tetraédrica nas outras condições (Cyanex 272, D2EHPA e mistura dos extratantes). Por outro lado, as análises de infravermelho (FT-IR) mostraram que a extração do íon metálico é realizada através do mecanismo de troca catiônica (substituição do hidrogênio da ligação P-O-H). As análises termogravimétricas forneceram as temperaturas de decomposição dos complexos e, a presença ou não de moléculas de água no mesmo. Através destes resultados foi confirmado que os complexos de níquel se tratam de complexos hidratados, com exceção do complexo [Ni-Versatic 10], o qual corresponde a um complexo desidratado. Entretanto, os complexos organometálicos formados com o cobalto, são complexos desidratados, ou seja, que os sítios de coordenação estão completamente preenchidos por moléculas de extratante.