Ensaios de carregamento em coluna

Para a recuperação do cobre, a primeira coluna (Coluna 1) foi preenchida com resina TP 207. A solução de alimentação passou pelo processo de pré-redução em pH 2,0. A Figura 61 apresenta a curva de adsorção dos metais no carregamento da Coluna 1 por 10 volumes de leito (10VL).

A figura apresenta os dados C/Co (Concentração do metal na alimentação/concentração do metal na saída da coluna) por Volume de Leito (VL). A razão C/Co mostra que, quanto menor o seu valor, maior a quantidade do metal adsorvida. Durante todo o experimento, a recuperação de cobre ficou próxima de C/Co igual a zero. Isso indica que não havia cobre na solução de saída da coluna.

Os metais alumínio, ferro, magnésio e manganês tiveram a razão C/Co entre 0,90 e 0,95 durante todo o experimento. Esse dado mostra que a adsorção desses íons ocorreu durante o experimento e não atingiu o ponto de ruptura.

A razão C/Co para o cobalto ficou entre 0,78 e 0,92. Para o níquel, a razão variou entre 0,75 e 0,80. Isso mostra que houve perda desses íons pela resina durante a alimentação da Coluna 1. Esses resultados validam os resultados obtidos em batelada. A ordem de seletividade da resina TP 207 nessa solução foi primeiro para o

cobre, seguida pelo níquel e depois pelo cobalto. Ao término do experimento, a resina dentro da coluna ficou com coloração esverdeada, cor característica do cobre.

Figura 61: Curva de adsorção dos metais no carregamento na Coluna 1 em pH 2,00 preenchida pela resina Lewatit TP 207 a 25ºC

A Tabela 9 apresenta a porcentagem de íons adsorvidos pela resina TP 207 na Coluna 1. Todo o cobre foi adsorvido pela resina durante o experimento. As perdas do níquel e do cobalto foram, respectivamente, 17,5% e 7,2%. No caso do ferro, 3% dos íons foram adsorvidos. As porcentagens de cromo, magnésio, manganês e zinco foram de 10,93, 0,58, 1,62 e 10,37%, respectivamente.

Tabela 9: Porcentagem de metais adsorvidos pela resina Lewatit TP 207 na Coluna 1

Metais Al Co Cr Cu Fe Mg Mn Ni Zn

% adsorvido 3,3 7,2 10,9 100 3,0 0,6 1,6 17,5 10,4

A solução de saída da Coluna 1 teve seu potencial reduzido até 240mV com a utilização de sulfito de sódio e o pH alterado até 3,5. Essa solução foi então alimentada e uma segunda coluna (Coluna 2) foi preenchida com resina TP 220. Os resultados de C/Co por volume de leito para os metais estão apresentados na Figura 62.

Os metais alumínio, magnésio e manganês tiveram a razão C/Co maior que 0,90 durante todo o experimento, indicando que houve adsorção desses metais pela resina. As curvas de níquel e de cobalto foram similares em todo o experimento. A razão C/Co foi igual a 0 até 5VL, e atingiu 0,86 em 10VL. Em pH 3,5, a resina foi mais seletiva para o zinco, em que a razão C/Co foi próxima de 0 até 6VL e atingiu 0,23 em 10VL. Esses dados reforçam os experimentos realizados em batelada, nos quais a resina foi mais seletiva para zinco neste pH.

Os metais cromo e ferro também apresentaram a curva de C/Co semelhante à do níquel e à do cobalto. A razão C/Co do cromo manteve-se próxima do 0,4 até 5,5VL. Após esse volume de leito, a curva do cromo aumentou até atingir o ponto de ruptura em 10VL. Para o ferro, a inclinação da curva foi menor que para o cromo. Aa adsorção de íons de ferro, portanto, foi maior que a do zinco. A razão C/Co para o ferro atingiu o ponto de ruptura em 10VL.

Esses resultados comprovam os obtidos nos ensaios em batelada (Figura 59b). Em pH 3,5, a resina TP 220 foi mais seletiva para zinco, seguida por níquel e cobalto, ferro e cromo.

A Tabela 10 apresenta a porcentagem de íons adsorvidos pela resina, que foi mais seletiva para o zinco, sendo 91,6% desse íon adsorvido. Para o níquel e o cobalto, as porcentagens de adsorção foram, respectivamente, 73% e 74,5%. Para o ferro, 48,4% dos íons foram adsorvidos pela resina. Esses resultados estão de acordo com os obtidos em batelada para a ordem de seletividade em pH 3,5. Nos ensaios em batelada, a recuperação de níquel foi maior em pH 3,5., contudo, a resina não foi seletiva para este metal.

Figura 62: Curva de adsorção dos metais no carregamento na Coluna 2 em pH 3,50 preenchida pela resina Lewatit TP 220 a 25ºC

Tabela 10: Porcentagem de metais adsorvidos pela resina Lewatit TP 220 na Coluna 2

Metais Al Co Cr Fe Mg Mn Ni Zn

% adsorvido 14,3 74,5 39,3 49,4 3,3 3,6 73,0 91,6

Uma solução de mesma composição da saída da Coluna 1 foi alimentada em uma coluna com resina TP220. Nesse caso, o pH da solução foi 2,0. O processo de pré-redução se deu pela diminuição do potencial da solução até 590mV. A Figura 63 apresenta a razão C/Co para todos os metais.

A resina TP 220 foi mais seletiva para o níquel, seguida pelo cobalto e pelo zinco. A razão C/Co para o níquel foi zero até 5VL. Esse valor indica que todos os íons foram adsorvidos pela resina. Após esse volume de leito, a razão C/Co do níquel aumentou gradativamente até 0,24 em 10VL. Para o cobalto, a curva C/Co foi a mesma que a do níquel até 3,5VL. Após esse volume de leito, a recuperação de cobalto diminuiu. Em 10VL, a razão C/Co foi de 0,92. No caso do zinco, a razão C/Co atingiu o equilíbrio em 4VL.

O ferro atingiu o equilíbrio logo no início do experimento. Entre 1 e 4VL, a razão C/Co foi maior que 1, revelando que o íon foi sendo dessorvido da resina. Em decorrência, a resina TP 220 foi adsorvendo os outros metais segundo a ordem de seletividade [19]. Alumínio, manganês, magnésio e cromo tiveram razão C/Co > 0,90 durante todo o experimento.

A Tabela 11 apresenta a porcentagem de metais adsorvidos pela resina. Para o níquel, 97,9% foi recuperado pela resina TP 220. Seguindo a ordem de seletividade da resina, para a solução em pH 2,0, a recuperação de cobalto foi de 84,9%. Nesse caso, a porcentagem de ferro adsorvido pela resina foi menor do que na alimentação em pH 3,5. Em pH 2,0, 13,3% do ferro foi adsorvido pela resina, enquanto que em pH 3,5 a porcentagem foi de 49,4%.

Esses resultados confirmam os resultados obtidos no ensaio em batelada. Nesses experimentos, a resina foi mais seletiva para o níquel em pH 2,0 que em pH 3,5. Além disso, a porcentagem de ferro adsorvido foi menor.

Figura 63: Curva de adsorção dos metais no carregamento na Coluna 2 em pH 2,0 preenchida pela resina Lewatit TP 220 a 25ºC

Tabela 11: Porcentagem de metais adsorvidos pela resina Lewatit TP 220 na Coluna 2 alimentada em pH 2,0

Metais Al Co Cr Fe Mg Mn Ni Zn

% adsorvido 6,7 84,9 9,8 13,3 8,9 8,8 97,9 14,3