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Hidrometalurgia e Eletrometalurgia - 5ª aula, Notas de aula de Engenharia Metalúrgica

Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)Engenharia Metalúrgica

Hidrometalurgia e Eletrometalurgia

Tipologia: Notas de aula

2014
Em oferta
60 Pontos
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Oferta por tempo limitado

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Extração por Solvente
• Definição → transferência de íons específicos de
uma solução pouco concentrada para outra mais
concentrada porque o soluto se distribui entre 2
solventes imiscíveis em contato.
HIDROMETALURGIA E ELETROMETALURGIA
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Extração por Solvente

  • (^) Definição → transferência de íons específicos de uma solução pouco concentrada para outra mais concentrada porque o soluto se distribui entre 2 solventes imiscíveis em contato.

Extração por Solvente

  • (^) Objetivos:
    • (^) Separação porque a lixiviação não é tão seletiva quanto se deseja e a presença de íons nocivos demanda medidas adicionais de purificação da solução aquosa;
    • (^) Enriquecimento de soluções diluídas possibilitando trabalhar com volumes reduzidos de solução → equipamentos menores e de potência menor (menor custo) e maior produtividade na extração.

Extração por Solvente

  • (^) Procedimento:
    • (^) Dessa solução final, o metal será extraído normalmente por meio de outro processo.
    • (^) O líquido intermediário – fase orgânica insolúvel nas duas fases aquosas – é escolhido por ser uma substância onde o metal desejado possui alta solubilidade.
    • (^) A solução final deverá ser de pequeno volume, alta concentração de íons do metal de valor e livre de íons nocivos.

Extração por Solvente

  • (^) Transferência do soluto entre a lixívia e a fase orgânica → extração
  • (^) Transferência do extrato para a solução aquosa final → esgotamento (“stripping”)
  • (^) Solução aquosa inicial depois da extração do soluto → rafinado
  • (^) Fase orgânica contendo o metal → extrato

Extração por Solvente

  • (^) A fase orgânica resultante, independentemente da sua constituição, é chamada de solvente.
  • (^) Os mecanismos de transferência de metais da fase aquosa para orgânica podem ser de vários tipos.
  • (^) Como os metais na solução aquosa encontram-se na forma iônica, 2 pré-requisitos básicos devem ser preenchidos: a) neutralização da carga do íon e b) troca da água de solvatação por ligações covalentes.

Extração por Solvente

  • (^) Mesmo espécies simples são, de fato, muito mais complexas.
  • O cátion Fe 3+ é, na realidade, [Fe(H 2

O)

6

]

3+ .

  • (^) Com a troca da água de solvatação, a espécie química portadora do metal perde a “semelhança” com a água, fator que provoca a diminuição da sua solubilidade na fase aquosa, ficando então mais próxima do tipo de substância que compõe o solvente orgânico, aumentando sua solubilidade neste.

Extração por Solvente

  • (^) Transferência de par iônico
    • (^) Interação de uma molécula eletricamente neutra com o extratante para formar um composto de adição.
    • (^) Exemplo: extração de urânio por tributil fosfato.

Extração por Solvente

  • (^) Troca iônica
    • (^) O metal é transferido da fase aquosa como um íon simples. Ao mesmo tempo, um íon do extratante é transferido estequiometricamente para a fase aquosa.
    • (^) Pode ser troca catiônica ou aniônica.

Extração por Solvente

  • (^) Troca iônica: aniônica
    • (^) A espécie extraída é um íon carregado negativamente e o extratante é uma base, por exemplo uma amina.

Extração por Solvente

  • (^) Extração quelada
    • (^) Um sal quelado é formado quando uma molécula orgânica, contendo as funções ácida e básica, combina-se a um íon metálico.
    • (^) O metal, quando quelado, torna-se insolúvel na fase aquosa e rapidamente solúvel no solvente orgânico.
    • (^) Exemplo: acetil cetona reage com íon berílio.
    • (^) Outros extratantes são dicetonas e oximas.

Extração por Solvente

  • (^) Extração por misturas de solventes - Sinergismo
    • (^) Quando o ácido dialquil fosfórico é empregado em conjunto com certos ésteres organofosforosos neutros, a eficiência de extração da mistura excede a soma da extração dos dois extratantes.
    • (^) Esse fenômeno é denominado de sinergismo e pode ser aplicado a vários tipos de solvente orgânico.

Extração por Solvente

  • (^) Formação da terceira fase
    • (^) Algumas aminas, particularmente as terciárias, quando entram em contato com sais provenientes de ácidos minerais, os quais são insolúveis na fase orgânica, formam uma terceira fase líquida ou sólida durante a extração.
    • (^) A terceira fase também depende do diluente utilizado.

Extração por Solvente

  • (^) Formação de complexos na fase aquosa
    • (^) Íons metálicos altamente carregados são geralmente complexados na fase aquosa.
    • (^) íon metálico + agente complexante → metal complexado
    • (^) Complexo eletricamente neutro → favorece a extração por transferência de par iônico.
    • (^) Complexo eletricamente carregado → favorece a extração por troca iônica.

Extração por Solvente

  • (^) Efeito do pH
    • (^) A extração por solventes catiônicos é afetada fortemente pelo valor do pH da fase aquosa, pois o íon H
      • participa do processo.
    • (^) Nesse caso, a diminuição da concentração do íon H
      • , ou seja, o aumento do pH favorece a extração.