Henleggelser

Neste estudo de caso, a exergia química mais a exergia física são utilizadas para avaliar o desempenho termodinâmico da tecnologia na utilização de recursos materiais em relação à eficiência da reciclagem. Para tanto, utiliza-se um processo de lixiviação de metais preciosos em placa de circuito impresso de telefone móvel em nível de laboratório. Para mensurar a exergia química utiliza-se a Equação 3.15; para a exergia física, a Equação 3.16; para a exergia química mais a exergia física, a Equação 3.17. Para mensurar a irreversibilidade do processo (exergia destruída) utiliza-se a Equação 3.18; nesse caso, assume-se que a exergia do produto e do resíduo possa ser ignorada devido aos seus valores serem muito pequenos em relação à exergia de entrada no processo.

Xiu, Qi e Zhang (2015)⁠ fizeram um experimento em laboratório de um processo de lixiviação de ouro, paládio e prata em PCI de telefone móvel. Eles utilizaram um pré- tratamento de lixiviação hidrometalúrgico por meio de água supercrítica (SCWCO)15 _{e de}

substâncias reagentes como o HCL, H2O2 e iodo-iodeto. Eles tomaram como base o SCWO para a lixiviação de ouro, paládio e prata em PCI de telefone móvel utilizado por Xiu, Qi e Zhang (2013) e⁠, em seguida, utilizaram o ácido clorídrico (HCL) no processo de lixiviação; logo depois, usaram o iodo-iodeto. O processo do pré-tratamento SCWO foi inicialmente proposto por Chien et al. (2000)⁠ e já foi utilizado também por Xiu e Zhang (2012) e Xiu, Qi e Zhang (2013, 2014 e 2015).

O esquema do processo utilizado por Xiu, Qi e Zhang (2015) é mostrado na Figura 4.3. Primeiramente, o material da PCI é tratado com o SCWO. Em seguida, o ácido clorídrico (HL) é utilizado para lixiviar o cobre. Por fim, o iodo-iodeto é usado para separar o estanho do material e lixiviar o ouro, o paládio e a prata.

A composição dos metais na PCI utilizados por Xiu, Qi e Zhang (2015)⁠ foram referenciados de Jing-Ying, Xiu-Li e Wen-Quan (2012). O percentual dos metais está descrito na Tabela 4.6.

A relação da temperatura e tempo e pressão do pré-tratamento SCWO utilizado por ⁠Xiu, Qi e Zhang (2015)⁠ é importante para a eficiência da taxa de lixiviação de ouro, paládio e prata em PCI de telefone móvel com o iodo-iodeto no sistema SCWO+HL. A Figura 4.5

apresenta a taxa de recuperação em função da temperatura. O aumento da lixiviação de ouro, paládio e prata nesse processo se deve ao aumento da oxidação de ouro, paládio e prata. Nós utilizamos esses resultados para analisar a exergia física mais a exergia química dos principais reagentes utilizados no processo da lixiviação de metal (conforme a Tabela 4.7), o valor da taxa de lixiviação e da temperatura utilizada é de Xiu, Qi e Zhang (2015)⁠⁠ e os outros valores foram mensurados pelo autor desta tese.

Fonte: Xiu, Qi e Zhang (2015)⁠⁠.

Tabela 4.6: Percentual (%) da composição da PCI utilizada no pré-tratamento SCWO e no SCWO+HL.

Metal ci ca cb Cu 40,8 62,0 0,08 Pb 1,36 2,06 1,21 Sn 1,60 2,45 6,88 Ni 0,39 0,59 0,004 Fe 0,28 0,43 0,001 Zn 0,41 0,62 0,003 Au 0,0065 0,01 0,033 Ag 0,106 0,163 0,54 Pd 0,005 0,0077 0,025

ci: percentual da composição inicial de metais na PCI; ca: percentual da composição de metais tratados com o

SCWO; cb: percentual de metais tratados com o SCWO+HL; o tempo de reação do SCWO é 60 minutos e sua

temperatura é 420ºC.

Fonte: Xiu, Qi e Zhang (2015).

Figura 4.4: Esquema de um processo de lixiviação de Au, Pd e Ag em PCI de telefone móvel

Segundo Xiu, Qi e Zhang (2015),⁠⁠ a melhor temperatura para a taxa de lixiviação no pré-tratamento SCWO é de 420ºC em 60 minutos para o ouro e o paládio e 410ºC em 30 minutos para a prata. O melhor parâmetro de dissolução para o ouro e o paládio no SCWO + HL com o iodo-iodeto é o tempo de lixiviação de 120 minutos e para a prata 90 minutos; a razão de iodo/iodeto em 1:5 para o ouro e o paládio e 1:6 para a prata, a razão de sólido para líquido (S/L) de 1:10 g/ml para o ouro e o paládio e para a prata 1:8 g/ml, e, PH em 9 para o ouro, paládio e a prata⁠⁠.

A Tabela 4.8 apresenta o montante das principais substâncias reagentes e da água que foram utilizadas por Xiu, Qi e Zhang (2015). Essas substâncias foram utilizadas para mensurar a exergia química e a exergia física entrada no processo de lixiviação. Eles usaram os seguintes recursos materiais para a lixiviação de metais preciosos em PCI de telefone móvel: no pré-tratamento SCWO utiliza-se 5 gramas de PCI, 50 ml de água destilada e 40 ml de peróxido de hidrogênio. Depois do pré-tratamento SCWO é introduzido 0,1 mol de HCL. O volume do reagente lixiviante é 100 ml. O material da PCI tratada na última etapa é colocado em um recipiente com 50 ml de iodo. Considera-se que os reagentes e a água não foram reaproveitados e não foi mensurada a exergia de saída depois do processo de lixiviação.

Fonte: Xiu, Qi e Zhang, 2015.

Levando em conta a temperatura que os autores Xiu, Qi e Zhang (2015)⁠⁠ consideraram ótima para a lixiviação desses metais preciosos em conjunto – 420ºC para o paládio e o ouro e 410ºC para a prata –, de acordo com a análise exergética realizada neste trabalho de tese a

Figura 4.5: Efeito da temperatura do SCWO na lixiviação de ouro, paládio e prata em um processo de lixiviação em PCI de telefone móvel

temperatura que destrói menos exergia para a prata e o ouro poderia ser alteradas para 400ºC e 410ºC e assim haveria uma diminuição da destruição de exergia em 5,91% e 2,11%, respectivamente. Portanto, do ponto de vista dessa análise exergética, a temperatura poderia ser alterada para que o processo fosse um pouco mais eficiente.

Tabela 4.7: Exergia em função da temperatura e da taxa de lixiviação.

Metal Temperatura ºC

Taxa de lixiviação (%)16

*Exergia química

(GJ/t) física em GJ/t **Exergia Irreversibilidade (Exergia física + exergia química) em GJ/t

Ouro 430 96,7 409083,2 213102,0 622185,2 Ouro 420 97,2 407103,1 206805,2 613908,3 Ouro 410 98,5 401954,9 198991,5 600946,4 Ouro 400 87,5 445516,5 214795,5 660312,1 Ouro 390 93 423735,7 198814,9 622550,7 Paládio 430 96 535411,9 278909,8 814321,7 Paládio 420 98,5 537986,0 273292,6 811278,6 Paládio 410 90 566301,0 280352,5 846653,5 Paládio 400 87 581745,6 280475,2 862220,8 Paládio 390 82,5 604912,5 283822,3 888734,7 Prata 430 99 24526,8 12776,6 37303,4 Prata 420 98,5 24648,2 12521,1 37169,3 Prata 410 97,2 26226,6 12142,2 39210,4 Prata 400 97,5 24891,0 12000,6 36891,6 Prata 390 85 27926,5 13103,0 41029,5

*A exergia química foi mensurada com a Equação 3.15. ** A exergia física foi mensurada com a Equação 3.16.

Tabela 4.8: Água e reagentes utilizados no processo de lixiviação

Reagente/água Quantidade (g) PCI 5 Água destilada 50 HCL 3,646 Iodo 247,000 Peróxido de hidrogênio (H2O2) 58,400

Fonte: Xiu, Qi e Zhang (2015)⁠⁠.