3.6.1. Fusão Alcalina para Produção e Recuperação de Chumbo
3.6.1.1. Procedimento Experimental
Pelo processo de fusão alcalina, 5,00g do resíduo copela na faixa granulométrica -1000µm ― +600µm e quantidades variadas de hidróxido de sódio e enxofre foram
colocadas em cadinhos de porcelana e levadas à mufla (Ind. Com. Fornos Magnus Ltda – N480D) em várias temperaturas e tempos.
Após o cadinho ter sido retirado da mufla, o chumbo formado foi vertido em uma chapa de alumínio e o cadinho deixado em repouso para resfriamento. Para recuperação das pequenas partículas de chumbo que se encontravam misturadas ao restante do material formado, o cadinho foi preenchido com água e deixado em repouso por 12 horas. Em seguida, o material foi homogeneizado em um béquer contendo 500mL de água para dissolução dos sais de sódio formados. O excesso de água foi eliminado deixando no béquer cerca de 20mL do líquido e as pequenas partículas de chumbo que permaneceram no fundo. Foram adicionados 10,00mL de ácido clorídrico concentrado para permitir a visualização e junção das partículas de chumbo que, após terem sido retiradas, foram lavadas com água destilada e submetidas à secagem em estufa de secagem e esterilização (Fanem, 315 SE) a 100°C durante 12 horas e pesadas, juntamente, com o chumbo inicialmente vertido na chapa de alumínio.
Testes preliminares foram realizados para determinar temperatura e tempo mínimos para conversão do PbO, presente no resíduo copela, a Pb metálico. Foram utilizadas as temperaturas de 350°C, 400°C, 450°C, 500°C e 550°C, uma vez que a temperatura de
53 fusão do Pb é 327°C (CHACÓN-SANHUEZA, 2007), nos tempos 2,5min, 15min, 30min e 1h.
A condição ótima do processo de fusão alcalina (temperatura, tempo e quantidades de enxofre e hidróxido de sódio) foi determinada através de uma sequência experimental, conforme tabela 3.2.
Tabela 3.2.: Sequência de procedimentos experimentais para determinação das condições ideais de produção e recuperação do Pb presente no resíduo copela pelo método de fusão alcalina. Temperatura Ótima Tempo Ótimo Quantidade de S Ideal Quantidade de NaOH ideal Tempo (min.) Fixo (10) 2,5; 5; 10;
15 e 20
Fixo (ótimo) Fixo (ótimo)
Temperatura (°C) 500, 550, 600, 650, 700, 750 e
800
Fixa (ótima) Fixa (ótima) Fixa (ótima)
S (g) Fixo (0,500g) Fixo (0,500) 0,25; 0,50; 0,75 Fixa (ótima) NaOH (g) Fixo (3,00) Fixo (3,00) Fixo (3,00) 1,72; 2,50;
3,00; 3,50
Todas as etapas do processo de fusão alcalina foram feitas em triplicata.
3.6.1.2. Determinação Qualitativa dos Produtos Gerados
Após determinação das condições ótimas do processo de fusão alcalina (temperatura, tempo e quantidades de enxofre e hidróxido de sódio), 5,00g do resíduo foram submetidas ao referido processo.
O chumbo metálico foi vertido na chapa de alumínio e o cadinho deixado em repouso para resfriamento. Em seguida, foram adicionados 10,00mL de água ao cadinho e o pH medido
54 (Analion – PM 608). O material contido no cadinho, inclusive as partículas menores de chumbo formadas no processo, foi homogeneizado em 200mL de água, filtrado e levado à secagem em estufa de secagem e esterilização (Fanem – 315 SE) a 100°C por 12 horas. Após secagem, o material foi analisado no mesmo difratômetro Shimadzu citado no primeiro parágrafo do item 3.4.
3.6.1.3. Classificação do Resíduo e do Efluente Gerados
O resíduo obtido após tratamento do resíduo copela, pelo processo de fusão alcalina, foi submetido aos ensaios de lixiviação e de corrosividade, conforme descrito nos itens 3.3.1 e 3.3.2, respectivamente. Destacando-se o fato de que a solução utilizada para lixiviação foi a N° 2 formada por 5,7mL de ácido acético e 994,3mL de água destilada. Os parâmetros inorgânicos (arsênio, bário, cádmio, chumbo e cromo total)contidos no anexo F da ABNT NBR 10004 (2004), foram quantificados por espectrometria de emissão atômica, em triplicata, utilizando o espectrômetro descrito no item 3.3.1.
O efluente gerado foi avaliado segundo os parâmetros inorgânicos arsênio, chumbo e ferro para lançamento de efluentes estabelecidos pela Deliberação Normativa Conjunta COPAM/CERH-MG N°1 (2008). A quantificação dos referidos parâmetros também foi feita, em triplicata, utilizando o mesmo espectrômetro de emissão atômica.
3.6.2. Processo Hidrometalúrgico
O processo hidrometalúrgico para recuperação de chumbo do resíduo copela é formado por duas etapas. Na primeira é feita a lixiviação química (dissolução) do PbO presente no resíduo e, na segunda, o Pb2+ em solução é precipitado por cloreto de sódio (NaCl) na forma de cloreto de chumbo (PbCl2).
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3.6.2.1. Lixiviação Química
Na etapa de lixiviação química, a eficiência na extração de chumbo foi avaliada em função da variação dos reagentes, concentração das soluções de lixiviação e relação massa do resíduo/volume da solução lixiviante.
Os experimentos de lixiviação foram realizados utilizando soluções de ácidos cítrico, ascórbico e clorídrico nas concentrações 0,1mol.L-1, 1mol.L-1 e 2mol.L-1; ácido etilenodiaminotetracético (EDTA) 0,1mol.L-1; ácido nítrico 0,1mol.L-1, 1mol.L-1, 2mol.L-1,
e 1:1, ácido acético 0,1mol.L-1, 1mol.L-1, 2mol.L-1 e 1:1; soluções de uréia 200g.L-1, 350g.L-1 e 500g.L-1 em ácido acético 1:1 e 2mol.L-1, além de misturas de ácido nítrico e
clorídrico 0,5mol.L-1:0,5mol.L-1; 0,75mol.L-1:0,25mol.L-1 e 0,25mol.L-1:0,75mol.L-1, respectivamente.
A relação massa do resíduo volume da solução de lixiviação foi definida mantendo constante a massa do resíduo (5,00g) e variando o volume da solução lixiviante (20mL e 40mL).
O procedimento envolveu a agitação da mistura em uma mesa agitadora (Cientec – CT) à temperatura ambiente e taxa constante de 120rpm durante 1h, em um béquer de vidro de 250mL; seguido pela filtração simples utilizando papel de filtro quantitativo faixa azul. O Pb foi quantificado, no líquido filtrado, através das técnicas de gravimetria (item 3.5) e espectrofotometria de emissão atômica com fonte de plasma (ICP-OES) (Spectro – CIROS CCD).
3.6.2.2. Precipitação do Chumbo Lixiviado
Para remover o chumbo da solução em que houve maior eficiência de lixiviação do mesmo no resíduo copela, foram feitos testes de precipitação do chumbo com quantidades variadas de cloreto de sódio (NaCl).
56 Foram pipetados 20,00mL da solução que obteve maior eficiência de lixiviação de chumbo e transferidos para um béquer de 100mL. Em seguida, foram adicionadas quantidades variadas de NaCl, especificadas na tabela 3.3. O conjunto foi homogeneizado com bastão de vidro até completa dissolução do NaCl. Após a dissolução, o cloreto de chumbo (PbCl2)
formado foi filtrado, submetido à secagem a 100°C por 12 horas em estufa de secagem e esterilização (Fanem, 315 SE). A seguir, a massa de PbCl2 obtida foi pesada utilizando a
balança analítica (Marte – AY 220).
Tabela 3.3.: Quantidade de cloreto de sódio (NaCl) utilizada para remoção de chumbo (Pb) por precipitação de cloreto de chumbo (PbCl2) na solução de maior eficiência na
lixiviação do chumbo contido no resíduo copela.
Testes Quantidade de NaCl (g)
1 0,2
2 0,5
3 1,0
4 2,0
5 5,0
3.6.2.3. Classificação do Resíduo e do Efluente Gerados
O resíduo gerado na primeira etapa do processo hidrometalúrgico, lixiviação do resíduo copela pela solução de 500g.L-1 de uréia em ácido acético 2mol.L-1, após filtração e
secagem, foi submetido aos ensaios de lixiviação e de corrosividade, segundo ABNT NBR 10004 (2004), conforme descrito nos itens 3.3.1 e 3.3.2, respectivamente. Os parâmetros inorgânicos (arsênio, bário, cádmio, chumbo e cromo total) contidos no anexo F da norma NBR 10004 (2004), foram quantificados, em triplicata, no extrato lixiviado, utilizando o espectrômetro de emissão atômica citado no item 3.3.1.
57 O efluente gerado na remoção de íons Pb2+ na solução de 500g.L-1 de uréia em ácido acético 2mol.L-1 por precipitação com 2,0g de NaCl, segunda etapa do processo hidrometalúrgico, foi avaliado segundo os parâmetros inorgânicos arsênio, chumbo e ferro para lançamento de efluentes estabelecido pela Deliberação Normativa Conjunta COPAM/CERH-MG N°1 (2008). A quantificação dos referidos parâmetros também foi feita, em triplicata, utilizando o mesmo espectrômetro de emissão atômica.