4 – Ensaios empregando reator eletrolítico.

O reator eletrolítico utilizado neste trabalho de tese, e confeccionado em acrílico, foi projetado com compartimento para utilização de telas metálicas como eletrodos. As operações de usinagem ocorreram nas dependências das oficinas do Centro de Tecnologia Mineral e da empresa Incomplast. O reator pode ser classificado como uma célula de placas paralelas, monopolar, com convecção forçada e fluxo pistonado turbulento, operando em regime de batelada com recirculação.

Comparado com outros modelos descritos na literatura, o referido reator se mostra diferente por apresentar um compartimento catódico de polipropileno, dividido em duas partes, como em um estojo, onde foram acondicionadas as telas metálicas. O compartimento catódico foi fixado na tampa do reator, facilitando assim a remoção das telas na operação de decapagem e limpeza dos eletrodos, além de garantir a distância entre o catodo e os dois anodos. Por ser confeccionado com material isolante, o compartimento catódico evitou curtos circuitos na célula eletrolítica.

Na revisão da literatura realizada, não foram encontrados trabalhos de recuperação eletrolítica de metais de efluentes cianídricos empregando telas de titânio como catodos. A preparação desses catodos iniciou com a compra de uma chapa de titânio, com espessura de 0,15 mm e composição química compatível com a classificação de grau 2, da empresa Tibrasil Titânio Ltda. Posteriormente, as etapas de expansão e laminação foram realizadas pela empresa Permetal S/A Metais Perfurados, sendo que as malhas com dimensões de 1,50 x 2,00 mm apresentavam formatos de losango. Finalmente, as telas foram cortadas nas dimensões do compartimento catódico com o auxílio de tesoura.

Por ser um material de uso mais corriqueiro, a tela de aço inoxidável foi adquirida diretamente de loja especializada no comércio de aços especiais.

As telas de titânio revestidas com óxido de rutênio, empregadas como anodos dimensionalmente estáveis, foram gentilmente cedidas pela De Nora do Brasil.

A Figura IV.4 mostra a vista superior da tampa do reator, apresentando o compartimento catódico preso à tampa da célula, dois orifícios para colocação de capilares de Luggin e quatro orifícios para colocação dos anodos. As telas de titânio, revestidas com óxido de rutênio, por possuírem maior espessura do que as telas empregadas como catodo, dispensavam qualquer aparato para acomodá-las no interior da célula.

Figura IV.4: Vista superior da tampa do reator eletrolítico e dos compartimentos catódico e anódico (unidade em mm).

Na Figura IV.5 é mostrada uma vista superior do reator eletrolítico, onde foram enfatizadas a alimentação e saída do eletrólito, bem como as saídas superiores da recirculação do eletrólito.

Figura IV.5: Vista superior do reator eletrolítico indicando os posicionamentos da alimentação e saída do eletrólito, assim como as duas saídas de recirculação da solução (unidade em mm).

A alimentação do eletrólito ocorreu pela parte inferior da célula empregando bomba peristáltica Cole Parmer, modelo 7553-70. Outro ponto a ser destacado no reator utilizado no presente estudo foi a presença de quatro saídas laterais que propiciavam a recirculação descendente do eletrólito, por meio de duas bombas centrífugas de marca

March, modelo LC 2CP-MD, cujas vazões individuais de 1100 L h-1 _{que garantiram um}

regime turbulento no interior da célula. A Figura IV. 6 apresenta a vista frontal do reator e enfatiza a recirculação do eletrólito, bem como os nove parafusos de vedação do reator.

Figura IV.6: Vista frontal do reator eletrolítico, destacando alimentação e recirculação do eletrólito, além dos nove parafusos de vedação da célula (unidade em mm).

Vale ressaltar que a recirculação contínua do eletrólito em reatores eletrolíticos em batelada promove, geralmente, um aumento na densidade de corrente limite e, conseqüentemente, aumenta a taxa de remoção da espécie eletroativa de interesse (PICKETT, 1973).

Na Figura IV.7 é mostrada a vista frontal do compartimento catódico fixado na tampa do reator. Pode ser observado que o compartimento catódico, além de evitar curtos-circuitos evita, também, os efeitos de pontas nos catodos, impedindo a formação de dendritas, caso venha ser empregado com soluções mais concentradas.

Figura IV.7: Vista frontal do compartimento catódico de polipropileno fixado na tampa do reator em acrílico (unidade em mm).

Na Figura IV.8 é ressaltada a vista lateral do reator onde podem ser observados, detalhadamente, os pinos-guia de aço inoxidável para fixação da tampa no reator. Tal Figura mostra, também, os orifícios de alimentação e saída do eletrólito, bem como as borrachas de vedação das paredes laterais ao compartimento central do reator.

Figura IV.8: Vista lateral do reator eletrolítico mostrando a alimentação e saída do eletrólito, borracha de vedação das paredes laterais e pino-guia de fixação da tampa (unidade em mm).

Os ensaios eletrolíticos foram conduzidos em regime de batelada, com recirculação do volume da célula, empregando 1,9 litros de eletrólito. O sistema continha um reservatório de vidro com capacidade de 2,0 litros, o qual se encontrava posicionado sobre um agitador magnético com aquecimento da marca Ika, modelo RH basic KT/C, que promovia a homogeneização e ajuste da temperatura do eletrólito, conforme ilustrado na Figura IV.9. O controle da temperatura foi realizado manualmente, ajustando o controlador da chapa de aquecimento após a verificação da temperatura em um termômetro de bulbo

de mercúrio. A configuração foi semelhante à utilizada por GRANADOS et al. (1983) em estudos de remoção de prata contida em soluções exauridas de fixadores fotográficos.

Figura IV.9 : Vista esquemática da célula e sistema de recirculação e aquecimento. A corrente foi fornecida por uma fonte de alimentação da marca Icel – Manaus, modelo PS 6100. Os potenciais catódicos e anódicos foram monitorados continuamente usando um eletrodo de referência de calomelano saturado da marca Sensoglass, modelo SR 07, o qual foi inserido em um capilar de Luggin, localizado na parte superior do reator. O terminal do eletrodo de referência foi acoplado a dois multímetros de marca Icel- Manaus, modelo MD 6450. Cabe salientar que, nos ensaios potenciostáticos, o potencial catódico foi ajustado manualmente. Para succionar a solução para o interior do capilar de Luggin foi empregada uma bomba de vácuo da marca Elka. O tempo de cada teste variou entre 180 e 120 minutos, com alíquotas da solução sendo retiradas em tempos pré- determinados.

A liga de Au-Ag-Cu depositada tanto no catodo de aço inoxidável como no de titânio foi removida pela imersão das telas em solução 0,3 M de ácido nítrico. Após esta operação, as peças foram inicialmente lavadas exaustivamente em água corrente, seguida da lavagem com água destilada. Em uma última etapa, o material foi lavado com álcool comercial, sendo submetido à secagem em ar quente.

Nos testes nos quais foram utilizadas soluções sintéticas, não foi detectada a

deposição de óxidos nos anodos. Desta forma, as telas de TiO2/RuO2 foram lavadas

somente com água, seguida da imersão em álcool e secagem em ar quente. Nos ensaios com a solução industrial, as peças foram imersas por um curto espaço de tempo em solução 0,1 M de ácido clorídrico, para depois serem submetidas à lavagem com água, desengorduramento com álcool e secagem com ar quente.

A aparelhagem empregada nos ensaios de remoção eletrolítica de ouro, prata e cobre pode ser visto na Figura IV.10.

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Figura IV.10: Montagem experimental empregada nos ensaios eletrolíticos para remoção de ciano-complexos metálicos e oxidação de cianeto: 1 – Bombas centrifugas de recirculação do eletrólito; 2 – Bomba peristáltica para alimentação do reator; 3 – Controlador de velocidade da bomba peristáltica; 4 – Reservatório de solução; 5 – Aquecedor/Agitador; 6 – Base do reator; 7 – Reator eletroquímico; 8 – Eletrodo de referência de

calomelano; 9 – Bomba de vácuo; 10 – Fonte de alimentação; 11 – Multímetros.

IV.5 - Planejamentos experimentais para ensaios empregando reator