! O!foco!deste!capítulo!foi!investigar!a!interação!da!água!com!a!superfície!
reconstruída! da! calcopirita.! A! adsorção! da! água,! na! forma! molecular,! na! superfície! terminada! em! enxofre! é! favorecida! energeticamente,! sendo! que! a! adsorção!ocorre,!preferencialmente,!no!átomo!de!ferro!na!superfície.!Contudo,!os! cálculos!mostraram!que!nem!todos!os!sítios!de!Fe!na!superfície!terão!moléculas! de!água!coordenadas.!A!adsorção!da!molécula!de!água!sobre!o!ferro!leva!à!sua! polarização,! favorecendo! e! fortalecendo! as! ligações! de! hidrogênio! com! outras! moléculas! de! água.! Essa! forte! ligação! entre! as! moléculas! de! água! pode! afetar! a! dinâmica!da!solução!na!interface!com!o!mineral!e!diminuir!a!difusão!dos!agentes! lixiviantes!até!a!superfície.!No!entanto,!cálculos!adicionais!são!necessários!para! verificar! a! força! e! extensão! dessa! polarização! das! moléculas! de! água! sobre! a! superfície.! Outro! ponto! importante! é! que! a! presença! da! molécula! de! água! adsorvida! na! superfície! do! mineral! afeta,! também,! geometricamente! os! grupos! dissulfetos,!provocando!um!encurtamento!da!ligação!SCS.!!
! Diferentemente! do! observado! para! pirita,! a! adsorção! da! água! em! um!
mecanismo! dissociativo! é! favorável! na! calcopirita.! Contudo,! a! energia! de! adsorção! é! significativamente! menor! do! que! no! mecanismo! molecular.! A!
adsorção!do!H+!nos!grupos!dissulfetos!leva!à!quebra!da!ligação!SCS.!
! A!superfície!terminada!em!metais,!reconstruída,!não!favorece!a!adsorção!
química! das! moléculas! de! água.! Nesse! caso,! observouCse! apenas! a! formação! de! ligações!de!hidrogênio!com!os!enxofres!presentes!na!superfície.!
!
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Shortcut! for! Wvaluating! Activities! of! TiO2! Facets:! Water! Dissociative!
Chemisorption!on!TiO2CB!(100)!and!(001),!PCCP$2010,!12,!8721C8727.!
[24]! M.! Sumita,! C.! P.! Hu,! Y.! Tateyama,Interface! Water! on! TiO2! Anatase! (101)!
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Water,!J.$Phys.$Chem.$C$2010,!114,!18529C18537.!
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Geochim.$Cosmochim.$Acta$1998,!62,!633C642.! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
Capítulo 5: Adsorção de Ácido Sulfúrico e Ácido
Clorídrico na Superfície (001)-S da Calcopirita
i5.1$Introdução$
$ Apesar!da!molécula!de!água!ser!a!espécie!química!mais!abundante! tanto! no! processo! hidrometalúrgico! de! obtenção! de! cobre,! quanto! na! drenagem! ácida! de! minas,! outras! moléculas,! presentes! nas! soluções! em! concentrações! altas,! também! podem! interagir! com! a! superfície.! Na! lixiviação! da! calcopirita,! a! concentração! de! cloreto! e! sulfato! são! relativamente!altas.!Eles!são!utilizados,!na!forma!ácida,!para!ajustar!o!pH! da!solução,!e!também!como!contra!íon!do!agente!lixiviante,!normalmente!o! íon!Fe(III).[1N3]!!
SabeNse,! experimentalmente,! que! a! lixiviação! em! meio! clorídrico! é! mais!eficiente!do!que!em!meio!sulfúrico,!resultando!em!maiores!taxas!de! obtenção! de! cobre.[3N4]! Ainda! não! está! bem! estabelecido! as! razões! ! desse!
fenômeno,! mas! dados! de! microscopia! apontam! para! a! presença! de! uma! camada! de! enxofre! elementar! mais! porosa! sobre! a! superfície! da! calcopirita,! quando! a! lixiviação! é! feita! na! presença! de! ClN.[4]!Esse! enxofre!
poroso! não! isolaria! a! superfície! da! calcopirita! da! solução! lixiviante.! No! entanto,! apesar! de! ser! mais! eficiente,! Klauber,! em! 2008,[5]! discute! que! o!
uso! de! meio! clorídrico! não! é! interessante! do! ponto! de! vista! industrial.! Além! de! ser! mais! caro,! o! cloreto! se! coordena! facilmente! a! diversas! espécies!químicas,!o!que!exige!uma!etapa!posterior!de!purificação.!O!maior! poder! de! corrosão! do! ácido! clorídrico! também! é! um! empecilho! para! sua! utilização! industrial,! visto! que! ele! destrói! os! equipamentos! e! as! tubulações.[5]!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
i!Os!resultados!relativos!a!este!capítulo!foram!publicados!no!International+Journal+
Desta! forma,! compreender! o! comportamento! dos! íons! cloreto! e! sulfato,! frente! à! superfície! da! calcopirita,! é! de! fundamental! importância! para! se! analisar! a! reatividade! da! mesma.! O! objetivo! deste! capítulo! é! investigar! como! esses! íons! interagem! com! a! superfície! da! calcopirita! e! propor!um!modelo!da!interface!calcopirita/solução!lixiviante.!
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