ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: Biolixiviação de minério de zinco utilizando consorcio de micro-organismos mesófilos.
AUTORES: Rocha, P. (FTESM) ; Padrão, D. (FTESM) ; Oliveira, J. (UFRJ) ; Sobral, L. (CETEM/MCTI) ; Oliveira, D. (CETEM/MCTI)
RESUMO: O presente trabalho tem como objetivo a bio-extração de zinco a partir de sulfetos minerais contidos em minério primário. Foi utilizada a rota
biohidrometalúrgica, para a extração de zinco através do processo de bio-oxidação, a extração dos metais preciosos contidos no referido minério será posteriormente realizada por cianetação. O experimento foi realizado em escala de bancada, em frascos agitados, onde obteve-se uma extração de 61,3 % de zinco após nove dias de processo a custas de um consumo de ácido equivalente a 29,61 Kg de ácido sulfúrico por tonelada de minério.
PALAVRAS CHAVES: Bio-extração; Sulfeto mineral; Zinco
INTRODUÇÃO: A biolixiviação pode ser definida como um processo de dissolução de sulfetos minerais que resulta da ação de um grupo de micro-organismos (PRADHAN et al., 2008). De acordo com Watling (2006) essa tecnologia apresenta uma série de vantagens como: i) Economia dos insumos utilizados nos processos hidrometalúrgicos convencionais (ácidos e agentes oxidantes), uma vez que os micro-organismos podem produzir tais insumos a partir dos constituintes do minério; ii) Baixo requerimento de energia se comparado a um processo pirometalúrgico, e mesmo aos processos hidrometalúrgicos, os quais dependem de reatores (abertos ou sob pressão); e iii) Baixo investimento de capital inicial e baixo custo operacional, devido à simplicidade das instalações utilizadas.
Várias espécies de micro-organismos foram isoladas em ambientes onde ocorre a lixiviação natural de sulfetos minerais, a maioria já identificada. Em geral, após o isolamento, as espécies microbianas são caracterizadas fisiologicamente e filogeneticamente, e depositadas em coleções de culturas (HALLBERG e JONSON, 2001). De um modo geral, os micro-organismos capazes de promover a lixiviação de sulfetos minerais são acidófilos, quimiotróficos (obtêm energia a partir da oxidação de compostos inorgânicos), autotróficos (executam a biossíntese de todos os constituintes celulares utilizando o dióxido de carbono (CO2) como única fonte de carbono) e são classificados de acordo com a temperatura em que se desenvolvem, distinguindo-se em: mesófilos (até ~40o C), termófilos moderados (~40 - ~55o C) e termófilos extremos (~55 - ~80oC) (SHIPPERS, 2007).
O objetivo desse estudo foi extrair zinco de minério primário através do processo de bio-oxidação.
MATERIAL E MÉTODOS: Nesse estudo foi utilizada uma amostra de minério primário contendo 1,7% de zinco com granulometria situada entre 0,105 e 0,149 mm. Os sulfetos presentes no minério são representados, basicamente por esfalerita (ZnS), galena (PbS) e pirita (FeS2).
O experimento foi conduzido em escala de bancada, em frascos Erlenmeyers
contendo solução de sais básicos do meio de cultura MKM (OLSON, 2003) diluído e
10% m/v de minério. Após a adição do minério, o pH da suspensão foi ajustado
para 1,7 e, em seguida, foi feita a adição do inóculo microbiano (consórcio
constituído pelos micro-organismos Acidithiobacillus ferrooxidans, Acidithiobacillus thiooxidans e Leptospirillum ferrooxidans.
Os frascos Erlenmeyers foram mantidos sob agitação orbital de 150 rpm, numa
temperatura de 30±10C por 9 dias. Durante todo o período de duração do
experimento, foram realizadas medições de potencial de oxi-redução e de pH, que
era ajustado para a faixa 1,6 – 1,8, com solução de ácido sulfúrico 5M, sempre
que necessário. A perda de água, por evaporação, foi estimada pela perda de
massa e compensada pela adição de água deionizada em pH 1,8.
Preliminarmente, à execução do teste de biolixiviação, foi realizada a adaptação dos micro-organismos ao minério através da técnica de subculturas sucessivas na qual aumentou-se, gradativamente, a concentração de minério nos
cultivos, à medida que se reduzia a concentração de fonte solúvel de Fe2+ e
fonte de enxofre elementar. Dessa forma, selecionou-se, a cada novo cultivo, a parte da população microbiana adaptada à condição ambiental imposta.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Após 9 dias de experimento extraiu-se, através do bio-processo, 48,75% do zinco
contido na amostra mineral. As flutuações de pH (Figura 1a) observadas se devem, basicamente, à composição do minério, pois ele possui grande quantidade de espécies minerais constituintes da ganga, que são consumidoras de ácido
(silicatos) e, por outro lado, pelo consumo de prótons (H+) no processo de
lixiviação dos sulfetos minerais, já que as reações de oxidação dos sulfetos
envolvem o consumo de ácido (VILCÁEZ, SUTO e INOUE, 2008). Ao comparar o consumo de ácido entre os ensaios controle e o ensaio contendo micro-organismos (Figura 1b), percebe-se que, embora estivesse ocorrendo a dissolução dos sulfetos presentes no minério, o teor reduzido não contribuiu para a geração de ácido em quantidade suficiente para manter o pH do sistema reacional dentro da faixa ácida necessária para o processo de biolixiviação. Após 9 dias de processo o consumo de ácido foi equivalente a 54,57 kg de H2SO4 por tonelada de minério no ensaio controle (lixiviação química convencional) e 48,75 kg.t-1 no ensaio contendo micro-organismos. Nesse mesmo período foram extraídos 10,59% de zinco no ensaio controle e 41,76% de zinco no ensaio inoculado (Figura 2a).
Na figura 2b observa-se a variação de potencial de oxi-redução que corrobora os resultados apresentados de extração de zinco . No ensaio controle, o potencial se manteve inferior ao ensaio inoculado durante todo o período de experimento. Nesse caso, a variação do potencial é devida à ação do ácido sulfúrico na solução aerada. A presença de micro-organismos determinou a elevação do potencial de oxi-redução, nos primeiros dias de experimento, para valores superiores a 700 mV vs. EPH e se mantiveram elevados até o final do experimento.
Figura 1. Variação de pH (a) e consumo de ácido sulfúrico (b) nos experimentos de biolixiviação.
Figura 2. Extração de níquel (a) e variação de potencial de oxi-redução (b) nos experimentos de biolixiviação.
CONCLUSÕES: Utilizando o consórcio de micro-organismos mesófilos foi possível extrair 61,3% de zinco com um consumo de ácido equivalente a 29,61 kg de H2SO4 por tonelada de
minério. Com a continuidade do processo, estima-se elevar a extração de zinco e aumentar o teor de metais preciosos remanescentes para posterior extração dos mesmos por cianetação.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem ao CETEM pela infra-estrutura, ao PIBIC/CNPq pela concessão da bolsa de iniciação científica.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: OLSON, G. J.; BRIERLEY, J. A.; BRIERLEY C. L., Bioleaching review part B: Progress in bioleaching: applications of microbial processes by the minerals industries Applied Microbiology and Biotechnology, v. 63, p. 249–257, 2003;
SCHIPPERS, A. Microorganisms involved in bioleaching and nucleic acid-based molecular methods for their identification and quantification. Em: DONATI, E. R.; SAND, W. Microbial processing of metal sulfides. La Plata: Springer, Cap. 1, p. 3-33, 2007;
WATLING, H.R. The bioleaching of sulphide minerals with emphasis on copper sulphides — A review. Hydrometallurgy, v. 84, p 81–108, 2006;
VILCÁEZ J., SUTO K., INOUE C., Bioleaching of chalcopyrite with thermophiles: Temperature–pH–ORP dependence, International Journal of Mineral Processing, v. 88, p. 37–44, 2008;
