RESUMO O fosfogesso (FG) é um dos principais subprodutos da produção de ácido fosfórico para fertilizantes. Esse sólido é constituído principalmente de sulfato de cálcio di-hidratado, podendo conter também metais tóxicos e acidez residual (pH 2-3). A disposição em pilhas próximas às usinas é o principal método de disposição, entretanto isso não soluciona os problemas ambientais, uma vez que pode haver lixiviação das pilhas de resíduo pela água da chuva, contaminando o solo e os corpos d’água. Portanto, a disposição do FG é um desafio para a indústria de fertilizantes. O FG pode ser utilizado como fonte de sulfato para a produção de sulfeto em reatores anaeróbios, utilizando bactérias redutoras de sulfato (BRS). O sulfeto gerado pode ser utilizado posteriormente para a produção de enxofre elementar ou usado na precipitação de metais de transição. No presente trabalho, avaliou-se a viabilidade do uso do FG como fonte de sulfato para as BRS em um reator contínuo de leito fluidizado alimentado com glicerol p.a. como substrato, e estudou-se a influência da variável tempo de detenção hidráulica (TDH) real no processo de biorredução do sulfato. Este último foi determinado em 15 ± 2,6 e 9,7 ± 1,2 h, respectivamente, para os valores teóricos de 10 e 8 horas, a partir do uso de cloreto de lítio como traçador. Para a razão DQO/SO4 2- igual a 1,9, obteve-se remoção de sulfato de 73 ± 11 e 75 ± 12%, respectivamente, para os TDHs 15 ± 2,6 e 9,7 ± 1,2 h. As taxas de remoção específicas de sulfato foram de 0,106 ± 0,04 e 0,179 ± 0,07 gSO4 2-/gSSV.d, respectivamente, para os TDHs 15 ± 2,6 e 9,7 ± 1,2 h.

ABSTRACT Phosphogypsum (PG) is one of the major byproducts of phosphoric acid production for fertilizers. It consists mainly of calcium sulfate dihydrate and may also contain toxic metals and residual acidity (pH 2-3). Generally, this waste is disposed in stacks near plants; however, this does not solve the environmental problems as there may be leaching of the waste piles by rainwater, contaminating the soil and water bodies. Therefore, PG disposal is a challenge for the fertilizer industry. This waste can be used as a sulfate source for sulfide production in anaerobic reactors using sulfate-reducing bacteria (SRB). The sulfide generated can be used later for the production of elemental sulfur or used in the precipitation of transition metals. This work evaluated the feasibility of using PG as a sulfate source for SRB in a continuous fluidized-bed reactor fed with glycerol p.a. as carbon source, and the hydraulic retention time (HRT) effect in the sulphate bioreduction process. The latter was determined at 15 ± 2.6 and 9.7 ± 1.2 h, respectively, for the theoretical values of 10 and 8 hours, from the use of lithium chloride as tracer. Sulfate removal at DQO/SO4 2- ratio of 1.9 was 73 ± 11 and 75 ± 12%, respectively, for HRT of 15 ± 2.6 and 9.7 ± 1.2 h. Specific sulfate removal rates were 0.106 ± 0.04 and 0.179 ± 0.07 gSO4 2-/gSSV.d, respectively, for HRT 15 ± 2.6 and 9.7 ± 1.2 h.

RESUMO A biolixiviação de minérios de baixo teor e com elevado conteúdo de impurezas tem se mostrado alternativa importante para o aproveitamento destes, uma vez que a recuperação do metal por métodos pirometalúrgicos convencionais mostra-se economicamente inviável. A identificação e quantificação dos micro-organismos capazes de promover a biolixiviação mostram-se estratégicas para alcançar bons rendimentos no controle do processo e na recuperação de metais. Nesse sentido, as técnicas de biologia molecular são as ferramentas mais utilizadas para tal propósito. Este trabalho, utilizando técnicas de reação em cadeia da polimerase (PCR), polimorfismos de comprimento dos fragmentos de restrição (RFLP) e reação em cadeia da polimerase seguida de eletroforese em gel com gradiente desnaturante (PCR-DGGE), mostrou que a diversidade nas colunas de biolixiviação de cobre estudadas é baixa e que a temperatura é importante na manutenção de determinadas espécies, havendo predominância de Acidithiobacillus ferroxidans a 35°C e de Sulfobacillus thermosulfidooxidans a 50°C.

ABSTRACT Bioleaching is an alternative to pyrometallurgy for the production of metals from low-grade ores containing high level of impurities, once that live pyrometallurgical methods are economically unfeasible. The quantification and identification of those microorganisms related to bioleaching is an important strategy for process control and thus metal recovery. In this regard, molecular biology is one of the main techniques utilized for such objective. This study applied PCR, RFLP and PCR-DGGE techniques to show that the microbial diversity in copper bioleaching columns under investigation is low and the temperature is important to define the species found, with predominance of Acidithiobacillus ferroxidans, at 35°C and Sulfobacillus thermosulfidooxidans at 50°C.

Abstract In this paper, a detailed study of the influence of Mn2+ ions on quartz and hematite flotation (at pH 10.5 with starch/amine as depressor/collector) in the absence and presence of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) is presented. By using zeta potential measurement and a careful analysis of manganese species present in water for dosages in which manganese hydroxide precipitated, we confirmed that the depression of both minerals by Mn2+ ions is due to the following: (i) the adsorption of Mn hydroxy complexes (Mn2(OH)3+ and Mn(OH)+); (ii) Mn2+ and mainly (iii) the precipitation of Mn(OH)2 on mineral surfaces. These effects hindered the adsorption of amine species on the surfaces of the minerals (quartz and hematite). EDTA was used to complex Mn2+ to restore the recoveries of both minerals. This was confirmed by the species distribution diagrams of Mn and EDTA-Mn in water. Conditioning with starch followed by amine at pH 10.5 enabled a selective separation of these minerals.

Abstract Silicates (rhodonite, tephroite, spessartine) and the carbonate (rhodochrosite) of manganese are of economic interest in silicate-carbonated manganese ores. The recovery of both mineral classes by flotation constitutes a challenge; rhodochrosite is a slightly soluble mineral that can release Mn2+ ions in pulp. In this work, the effects of inorganic and organic depressants on the cationic flotation at pH 10 with ether amine acetate and the surface charges of rhodonite and rhodochrosite have been investigated. For rhodonite, the influence of Mn2+ species on its recovery and surface charge at the conditions of maximum yield with amine has also been investigated. The organic depressants, especially the corn starch, were more effective depressants for both minerals. The poor recovery of rhodonite conditioned with MnCl2 is probably related to the colloidal Mn(OH)2 deposition on mineral surface. The increase in the rhodochrosite recovery with increasing water glass content is probably related to its negative value of species adsorbed on the mineral surface, since the rhodochrosite zeta potential, conditioned with this reagent, becomes more negative compared with the mineral without reagent, which attracts the ether ammonium.

O objetivo deste trabalho foi estudar a remoção de íons sulfato, encontrados em efluentes de diversas atividades do setor mínero/metalúrgico. Os processos de remoção de sulfato desses efluentes são, em geral, caros e com baixa eficiência de remoção para essa espécie. Foram estudadas duas alternativas de tratamento para soluções ricas em sulfato. A primeira consistiu na investigação da remoção do íon em pH ácido, na forma de jarosita. Na segunda, foi estudada a remoção do sulfato como etringita, em pH alcalino. A etringita mostrou-se uma boa opção para o tratamento de efluentes líquidos contendo sulfato, pois apresentou baixa solubilidade em água em pH acima de 11,5. Em seguida, foi investigada a precipitação química de sulfato em soluções sintéticas contendo 1.500 mg/L do íon, em temperatura ambiente (22±1º C), observando-se remoções próximas de 85% em sistemas contínuos de precipitação. Esses estudos mostram a redução dos teores finais de sulfato a valores inferiores a 250 mg/L, ou seja, abaixo do que é recomendado pela legislação brasileira.

The aim of this study was to develop alternative techniques for removing sulfate ions from mining/metallurgy effluents. Sulfate removal processes are generally expensive and show low removal efficiency. Two alternatives to treat sulfate-rich solutions were studied in this work. The first alternative was sulfate removal in acidic pH, as jarosite. Moreover, the second precipitating alternative was tested in alkaline conditions, as ettringite. Sulfate removal as ettringite was considered the preferable form for treating sulfate-containing wastewaters due to its low solubility in water, close to 10 mg/L at the pH of 11.5. Chemical precipitation of sulfate in synthetic solutions containing 1,500 mg/L sulfate, at the temperature of 22±1º C, was thus investigated, and removals close to 85% in continuous precipitation systems were observed. This study showed sulfate reduction to final concentration values below 250 mg/L - lower than that recommended by environmental regulations.

Esse trabalho apresenta e discute resultados de ensaios de microflotação e determinação de potencial zeta dos minerais rodonita, rodocrosita e quartzo, na presença de fluorsilicato e oleato de sódio em pH 9 e pH 11. Verificou-se que, para concentrações de Na2SiF6 abaixo de 10mg/L, houve maior depressão do quartzo em relação à rodonita no valor de pH 9 e que a flotabilidade da rodocrosita foi pouco afetada para os valores de pH 9 e 11. Resultados de medidas de potencial zeta versus pH indicaram que o ponto isoelétrico da rodonita (pH=2,8) coincidiu com o reportado em literatura, enquanto que os valores determinados para quartzo (pH<2,0) e rodocrosita (pH=10,8) apresentaram pequena divergência. Para os três minerais, a presença de oleato e/ou silicato de sódio foi capaz de tornar mais negativa a magnitude do potencial zeta dos três minerais em meio básico. Fundamentando-se nos resultados experimentais e, também, na especiação dos reagentes estudados (oleato e fluorsilicato de sódio), foi possível fazer inferências sobre mecanismos de adsorção dos mesmos sobre os três minerais de interesse.

This work presents and discusses results from zeta potential measurements and flotation response of rhodonite, rhodochrosite and quartz, in the presence of sodium fluorsilicate and sodium oleate. At concentrations of Na2SiF6 smaller than 10mg/L, at pH 9, quartz is more intensively depressed than rhodonite, whereas the flotation response of rhodochrosite is slightly affected either at pH 9 or pH 11. Results from measurements of zeta potential versus pH indicate that IEP of rhodonite (pH=2.8) is similar to those reported in literature, whereas the value o IEP of quartz (pH<2.0) and rhodochrosite (pH=10,8) differ slightly from literature. Zeta potential of rodonite, quartz and rhodochrosite, in the presence of sodium fluorsilicate and/or sodium oleate, become more negative at basic medium. Based on the experimental results and collector (sodium oleate) plus depressant (sodium fluorsilicitate) speciation, some inference on the adsorption mechanisms of these reagents upon rhodonite, quartz and rhodochrosite is maintained.

A oxidação de sulfetos metálicos tem sido associada à drenagem ácida de mina, um dos maiores problemas ambientais na mineração. Uma das formas de se acelerar a oxidação desses sulfetos é a biolixivação, na qual o crescimento desses microorganismos é favorecido. Foi estudada, nesse trabalho, a oxidação de um concentrado sulfetado complexo de pentlandita/pirrotita utilizando bactérias mesófilas. Foram avaliados os efeitos do pH e do percentual de sólidos sobre a extração do níquel. Os resultados indicaram que a biolixiviação pode ser uma alternativa viável ao processamento de sulfetos complexos de ferro e de níquel, uma vez que foram obtidos percentuais de extração acima de 60%. O pH possui pequena influência nos percentuais de extração obtidos, sendo o valor ideal igual a 2,0. Sua influência parece estar ligada, principalmente, à regulação da atividade bacteriana. Percentuais de sólidos elevados (aproximadamente de 10%) podem ser praticados, sem apresentarem diferenças significativas na extração final de níquel, pois a transferência gasosa no sistema é pouco comprometida. Dessa forma, o fator limitante da atividade bacteriana, em percentuais elevados de sólidos, é a disponibilidade de dióxido de carbono.

Metallic sulphide oxidation has been associated to the generation of acid mine drainage, one of the most import environmental issues in the mining industry. Bioleaching can be applied to accelerate sulphide oxidation, ceasing these impacts. This work sought to study the biooxidation of a complex nickel-iron sulphide (pentlandite and pyrrhotite) using acidophile iron-oxidizing bacteria. The effects of pH and solids concentration on the extraction of nickel were evaluated. A high nickel extraction (around 60%) can be achieved confirming the feasibility of nickel sulphide bioleaching. The pH has a negligible effect on nickel extraction being pH 2.0 the best value. Nickel dissolution can be achieved at high solid percentages since gaseous transfer in the system is not strongly affected. It is suggested therefore that sulphide dissolution under these conditions is limited by the availability of carbon dioxide in the leaching system, which controls bacterial growth.

Esse trabalho discute a aplicação de resinas de troca iônica com matriz poliacrílica para a adsorção de cianocomplexos metálicos. Ensaios em batelada mostraram que as resinas possuem elevada afinidade para os cianocomplexos de ferro e de zinco em relação aos de cobre. Já a eluição, estudada em coluna, indicou que soluções de tiocianato de sódio a 1mol/L são capazes de eluir os ciancomplexos dos três metais. Já soluções de nitrato de sódio, na mesma concentração, não são efetivas para a eluição do cianeto de zinco. Um processo de eluição seletiva é proposto onde os cianocomplexos de cobre e de ferro são eluídos com solução íons NO3-. Em seguida, o zinco é eluído com NaSCN. Ambos eluentes foram capazes de concentrar os cianocomplexos de solução, o que tem efeito benéfico nas etapas subseqüentes de regeneração do cianeto.

A study on metal cyanocomplexes sorption on polyacrylic ion exchange resins has been undertaken. Batch sorption experiments have shown that polyacrylic resins have a high affinity for zinc and iron cyanides compared to copper complexes. Elution studies performed in column experiments have also depicted that 1mo/L sodium thiocyanate solutions can successfully extract the three metals. Conversely, sodium nitrate solutions at the same concentration are not effective in eluting zinc cyanocomplexes. Based on elution figures, it is proposed that copper and iron can be selectively eluted with nitrate before the zinc, this latter being recovered afterwards with thiocyanate solutions. Both eluants were able to concentrate the cyanocomplexes in solution with a beneficial effect on the subsequent steps of cyanide recycling.

Neste estudo, avaliou-se a capacidade da madeira Paraju (Manilkara longifolia), modificada quimicamente, para a retenção de íons metálicos. A modificação refere-se a um tratamento com ácido cítrico que leva à reação de grupos carboxilato com a celulose da biomassa. A introdução desses grupos foi observada através de espectrometria de infravermelho. Foram realizados ensaios em sistemas de batelada contendo cádmio e cobre. Os ensaios foram conduzidos em condições de equilíbrio, ajustados segundo o modelo de Langmuir. Obteve-se um carregamento máximo nos sistemas contendo apenas um metal, de 0,56 mmol-Cd/g e 0,94 mmol-Cu/g. O carregamento de cádmio reduziu-se de 0,56 mmol-Cd/g para 0,21 mmol-Cd/g, à medida que a concentração de cobre cresceu no sistema mostrando que existe uma competição entre os metais pelos grupos de troca.

In the present work, the exchange capacity of Manilkara longifolia sawdust, chemically modified, was studied. The modification was carried out by a chemical treatment with citric acid, which introduced carboxilate groups in the material surface. The introduction of these groups was confirmed by infrared spectroscopy. Cadmium and copper sorption was studied batchwise. Isotherms were drawn and adjusted to the Langmuir model. Maximum loadings of 0.56 mmolCd/g and 0.94 mmolCu/g were achieved in single metal adsorption. Cadmium uptake was reduced from 0.56 mmolCd/g to 0.21 mmolCd/g as the copper concentration increased in the reaction system. These results show that there is a competition between the two metals for the exchange sites.

Resinas troca iônica base forte destacam-se como uma alternativa para reduzir o impacto do uso de CN- pela indústria do ouro. Embora a adsorção com resinas possa ser facilmente realizada, a eluição enfrenta alguns problemas, sendo a etapa-chave do processo. O objetivo desse trabalho é estudar o carregamento e a eluição das resinas Purolite A500® e Bayer AP247®, carregadas com cianocomplexo de ouro e cobre. As resinas foram carregadas em ensaios batelada a 25ºC e depois eluídas, em coluna, com soluções 1,0mol/L dos eluentes NaSCN e NaNO3. As soluções 1mol/L de íons nitrato de sódio não foram capazes de eluir o cianeto de ouro de resinas com matriz de poliestireno (Purolite A500®). Por outro lado, eluíram ambos os complexos da resina poliacrílica (Bayer AP247®). Tanto na resina Purolite A500®, quanto na resina Bayer AP247®, o eluente NaSCN aumenta a recuperação e a velocidade de eluição dos cianocomplexos metálicos, quando comparado com o eluente NaNO3.

Ion exchange resins can be applied in cyanide recycling to address growing environmental concerns about the use of cyanide during gold extraction. Although sorption with resins can be easily accomplished, elution is the key step and presents some problems. This work aims to study both loading and elution of two resins with different matrixes, Purolite A500® and Bayer AP247®, loaded with copper- and gold cyanocomplexes. Both resins were loaded at 25ºC (batchwise) and column elutions were performed at 50°C with either 1mol/L NaNO3 or NaSCN solutions. It has been found that 1mol/L nitrate solutions could not elute gold from polysterene resins(Purolite A500®). Conversely, both cyanocomplexes were removed from the Bayer AP247® resin. For both resins, NaSCN (1mol/L) solutions increased metals yield as well as elution rates of both complexes.

Esse trabalho visou a estudar o comportamento de dissolução da calcopirita com soluções oxigenadas de cloreto férrico e de sódio, levando-se em conta variáveis de processo, como pH, concentração de íons férrico e concentração de cloreto de sódio, fazendo uma abordagem morfológica dos resíduos de lixiviação, a partir de análises de MEV e de medidas de superfície específica e de porosidade. A dissolução de cobre da calcopirita mostrou-se independente do pH, diretamente proporcional à concentração de cloreto de sódio e inversamente proporcional à concentração de íons férrico. A presença de cloreto de sódio alterou a morfologia da camada do produto de lixiviação da calcopirita, o que contribuiu para o aumento da dissolução de cobre no sistema.

This work sought to study the behavior of chalcopyrite in dissolution with oxygenated solutions of ferric and sodium chloride. Studied were the effects of the following process variables: pH, ferric ion concentration and sodium chloride concentration on copper dissolution. A morphologic characterization of reaction products was also performed by SEM analyses along with specific surface area and porosity measurements. The dissolution of copper from chalcopyrite showed to be independent of pH, directly proportional to the sodium chloride concentration, and inversely proportional to the ferric ion concentration. The presence of sodium chloride changed the morphology of the product layer and contributed to the increase of copper dissolution in the reacting system.

O presente trabalho objetivou estudar a remoção de aminas usadas na indústria de minério de ferro através da adsorção das mesmas em zeólita. Todos os ensaios foram feitos em escala de bancada e à temperatura ambiente, onde foi avaliada a adsorção em diferentes valores de pH e diferentes concentrações de amina em solução. Foram usados, nos ensaios, dois tipos de aminas: a monoamina Flotigan EDA-3B e a diamina F2835-2L, da Clariant. Para a quantificação das aminas após os ensaios de adsorção, utilizou-se a metodologia de reação com ninhidrina e leitura no comprimento de onda de 409nm por espectrofotometria UV-visível. O rendimento de remoção variou de 95% a 98%. A mobilidade eletroforética da amostra mostrou que houve reversão de carga na superfície desse sólido com amina adsovida, sugerindo que o carregamento ocorreu inicialmente por condensação capilar produzido por interações eletrostáticas seguido de formação de camadas múltiplas.

The present work aimed at study the removal of amines applied in the iron ore industry, through their adsorption on zeolites. The experiments were carried out at bench scale as well as room temperatures applying two different type of amine: the monoamine Flotigan EDA-3B and the diamine F2835-2L. The effects of pH and amine concentration in solution over the adsorption were assessed. The amine concentration in the aqueous solution was determined at 409nm in a UV-visible spectrofotometer. The zeolite loadings were assessed by mass balance. Overall extractions were between 95 and 98%. The electroforetic mobility showed surface charge reversal of both materials loaded with amine, suggesting that the loading took place initially through capillary condensation produced by electrostatic interactions followed by multilayer adsorption.