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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2021.tde-22022022-083734
Document
Author
Full name
Dennys de Oliveira Abreu
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2022
Supervisor
Committee
Coleti, Jorge Luís (President)
Beneduce Neto, Flavio
Grillo, Felipe Fardin
Title in Portuguese
Recuperação de cobre e zinco de catalisadores exauridos.
Keywords in Portuguese
Catalisadores
Fusão de cobre
Volatilização de zinco
Abstract in Portuguese
A recuperação de metais a partir de catalisadores exauridos minimiza o volume de resíduos perigosos dispostos em aterros e é uma alternativa à mineração convencional. Os objetivos desta dissertação são caracterizar um resíduo de catalisador exaurido utilizado em processo de síntese de metanol e determinar uma rota para a recuperação de cobre e zinco deste resíduo. Os componentes que correspondem à fase ativa, promotor e suporte do catalisador exaurido foram identificadas como cobre, zinco e alumínio, respectivamente. Que se apresentaram como CuO, Zn3O(SO4)2 e Al2O3. Foi estudada a técnica física de separação por meio denso, com a utilização de bromofórmio, e as técnicas pirometalúrgicas de redução, volatilização do zinco e fusão do cobre. Antes da investigação das melhores técnicas o catalisador exaurido foi pré-tratado por calcinação e moagem. Os parâmetros estudados na etapa de redução e volatilização foram temperatura, tempo, tipo de redutor, vazão dos gases e rotação do forno. Já na etapa de fusão os parâmetros estudados foram a proporção dos óxidos Al2O3, CaO e SiO2 e a quantidade do fundente CaF2. A melhor extração de zinco obtida dos ensaios de redução e volatilização foi de 92,9% em ensaio conduzido a 1100°C por 6 horas, com o redutor grafite, sem rotação e atmosfera inerte com argônio a 100mL/min. A pureza do zinco condensado e recuperado no dedo frio foi de 80,9%. O melhor ensaio de recuperação de cobre foi o de fusão, que separou 72,4% do metal do restante da amostra com pureza de 73,3%. O resultado foi alcançado com a menor proporção de sílica e a maior proporção de CaF2. A sequência de técnicas que apresentou os melhores resultados de recuperação dos metais foi o pré-tratamento por calcinação e moagem, seguido por uma etapa de redução, volatilização do zinco e fusão do cobre
Title in English
Copper and zinc recovery from spent catalysts.
Keywords in English
Copper smelting
Spent catalyst
Zinc volatilization
Abstract in English
Metal recovery from spent catalysts minimizes the volume of hazardous waste disposed of in landfills and is an alternative to conventional mining. The objectives of this dissertation are to characterize a spent catalyst residue used in the methanol synthesis process and to determine a route for copper and zinc recovery from this residue. The components that correspond to the active phase, promotor, and support of the spent catalyst were identified as copper, zinc, and aluminum, respectively. Which presented themselves as CuO, Zn3O(SO4)2, and Al2O3. The physical technique of separation through dense media, with the use of bromoform, and the pyrometallurgical techniques of reduction, zinc volatilization, and copper fusion were studied. Before the best techniques investigation, the spent catalyst was pre-treated by calcining and grinding. The parameters studied in the reduction and volatilization step were temperature, holding time, type of reducer, gas flow, and furnace rotation. In the melting step, the parameters studied were the proportion of the oxides Al2O3, CaO, and SiO2 and the amount of the fondant CaF2. The best zinc extraction obtained from the reduction and volatilization tests was 92.9% in a test carried out at 1100°C for 6 hours, with the graphite reducer, without rotation, and inert atmosphere with argon at 100mL/min. The purity of the condensed and recovered zinc in the cold finger was 80.9%. The best copper recovery test was the melt, which separated 72.4% of the metal from the rest of the sample with a purity of 73.3%. The result was achieved with the lowest proportion of silica and the highest proportion of CaF2. The sequence of techniques that presented the best metal recovery results was pre-treatment by calcining and grinding, followed by a step of reduction, zinc volatilization, and copper melting.
 
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Publishing Date
2022-03-09
 
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