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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2020.tde-04112020-110348
Documento
Autor
Nome completo
Beatriz Peralta Orue
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2020
Orientador
Banca examinadora
Baltazar, Marcela dos Passos Galluzzi (Presidente)
Buzzi, Daniella Cardoso
Paola, Jean Carlo Camasmie de
Título em português
Estudo da recuperação do manganês por precipitação oxidativa via ozôniodo lixiviado de minério de níquel laterítico.
Palavras-chave em português
Hidrometalurgia
Manganês
Níquel laterítico
Ozônio
Resumo em português
Com o aumento na demanda de níquel e redução do níquel sulfetado na última década, processos de recuperação de metais a partir do níquel laterítico vem sendo investigados. Em vista disso, foi estudada a precipitação oxidativa com ozônio, um eficiente oxidante, com o intuito de separar o manganês do níquel e das outras impurezas metálicas presentes no lixiviado de níquel laterítico limonítico previamente purificado. O manganês, apesar de ser uma impureza do processo de obtenção do níquel, possui valor agregado para a siderurgia. Para o estudo foi preparada uma solução sintética sulfatada contendo oito metais (Al, Co, Cr, Fe, Mg, Mn, Ni e Zn) em pH 1,5 e temperatura ambiente de 21°C, para simular o lixiviado. A oxidação foi realizada em reator semi-batelada com difusor de bolhas porosas finas. Foi usado oxigênio a 99% e 0,5barg no gerador de descarga corona para a produção do ozônio que alimenta o reator. Foram estudadas as variações da vazão de oxigênio (0,2 até 2,5L/min) e de pH (0,5; 1,0 e 1,5) no potencial 1,5V e dosagens de ozônio 0 a 850mg até 140 minutos para a remoção do manganês. As dosagens do ozônio foram determinadas pela iodometria. As amostras ozonizadas foram analisadas no ICP-OES e o precipitado no EDXRF e MEV-EDS. Nos ensaios de vazão, foi selecionada a vazão ótima de 0,5L/minO2 com recuperação máxima de 97% de manganês. Os ensaios de pH conseguiram recuperar no máximo 96 a 97% até 140 minutos, sendo o pH 0,5 o mais seletivo para o manganês. Portanto, o melhor ensaio ocorreu para 0,5L/minO2, pH 0,5, 607mgO3 em 100 minutos com recuperação de 96% de Mn, 13% de Al, Fe, Mg e menos de 7% de co-precipitação dos outros metais e consumo de energia em torno de 20W ou 80W/L. Os ensaios que consumiram menos ozônio em relação à alimentação foram os de pH 0,5 e 1,5 em 0,5L/minO2 aos 100 e 90 minutos com 87% e 83% com relação O3/Mn 6,7 e 5,7, ou seja, 7,6 a 6,5 vezes maior que a estequiometria respectivamente. O pH 1,0 consumiu mais ozônio para co-precipitar mais metais (no máximo 39% de Al, Fe, Mg e outros). O precipitado produzido no melhor ensaio contém 55% de Mn e 12,4% de Fe, com melhor relação Mn/Fe de 4,5 e menos de 0,25% de co-precipitados de Al, Co, Cr, Mg, Ni e Zn, o qual poderá servir de estudo para a recuperação de manganês como fonte secundária. O melhor modelo cinético foi o pseudo-homogêneo, sendo controlado por transferência de massa, com constantes de velocidades de 0,03 a 0,04min-1 para os ensaios de pH 0,5 a 1,5, onde o k do pH 1,5 foi o maior, o que justifica um tempo de remoção menor que para os pH´s 0,5 e 1,0.
Título em inglês
Study of manganese recovery by oxidative precipitation via ozone from lateritic nickel ore leachate.
Palavras-chave em inglês
Hydrometallurgy
Lateritic Nickel
Manganese
Ozone
Resumo em inglês
With the increase in nickel demand and the reduction of sulfide nickel in the last decade, recovery processes for metals from laterite nickel are being investigated. In view of this, oxidative precipitation with ozone, an efficient oxidizer, was studied in order to separate manganese from nickel and other metallic impurities present in the previously purified limonite nickel laterite leachate. Manganese, despite being an impurity in the process of obtaining nickel, has added value for the steel industry. For the study, a sulfated synthetic solution containing eight metals (Al, Co, Cr, Fe, Mg, Mn, Ni and Zn) was prepared at pH 1.5 and room temperature of 21°C, to simulate the leachate. The oxidation was carried out in a semi-batch reactor with a fine porous bubble diffuser. Oxygen at 99% and 0.5 barg was used in the corona discharge generator to produce the ozone that feeds the reactor. The variation in oxygen flow (0.2 to 2.5L/min) and pH (0.5; 1.0 and 1.5) at 1.5V potential and ozone doses from 0 to 850mg up to 140 minutes for the manganese removal were studied. Ozone dosages were determined by iodometry. The ozonized samples were analyzed at ICP-OES and the precipitate at EDXRF and MEV-EDS. In the flow tests, the optimal flow rate of 0.5L/minO2 with 97% maximum manganese recovery was selected. The pH tests were able to recover a maximum of 96 to 97% up to 140 minutes, with pH 0.5 being the most selective for manganese. Therefore, the best test occurred at 0.5L/minO2, pH 0.5, 607mgO3 in 100 minutes with recovery of 96% of Mn, 13% of Al, Fe, Mg and less than 7% of co-precipitation of other metals and power consumption around 20W or 80W/L. The tests that consumed lower ozone in relation to the feed were those of pH 0.5 and 1.5 in 0.5L/minO2 at 100 and 90 minutes with 87% and 83% in relation to O3/Mn 6.7 and 5.7, i.e., 7.6 to 6.5 times greater than stoichiometry respectively. The pH 1.0 consumed more ozone to co-precipitate more metals (maximum 39% of Al, Fe, Mg and others). The precipitate produced in the best test contains 55% Mn and 12.4% Fe, with a better Mn/Fe ratio of 4.5 and less than 0.25% co-precipitates de Al, Co, Cr, Mg, Ni and Zn, which may serve as a study for manganese recovery as a secondary source. The best kinetic model was the pseudohomogeneous, being controlled by mass transfer, with velocity constants 0.03 to 0.04min-1 for the pH 0.5 to 1.5, where the k of pH 1.5 was the highest, which justifies removal time lower than to pH's 0.5 and 1.0.
 
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Data de Publicação
2020-11-10
 
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