Loading...
Publication
Recovery of metals from highly concentrated acid mine drainage by liquid-liquid extraction
| Name: | Description: | Size: | Format: | |
|---|---|---|---|---|
| 1.16 MB | Adobe PDF |
Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
The growing consciousness and anxiety about the environment have motivated in the recent years extensive research aiming to develop new efficient technologies for the acid mine drainage (AMD) remediation. Such type of pollution is considered of serious concern because of its acidic nature (pH ranges around 2–4), and high concentrations of metals and sulfate. The AMD collected from the inactive São Domingos mine, Portugal for this work has the following concentrations of: 55.2 ± 0.4g/L Fe, 2.60 ± 0.03g/L Zn, 6.2 ± 0.1g/L Al, 4.60 ± 0.07g/L Cu and 123.9 ± 0.2mg/L Mn and 157.2 ± 3g/L of SO42-. The recovery of largely used metals such as, copper, zinc and iron, from this type of highly concentrated AMDs is still eco-unfriendly and expensive, thus new recovery strategies should be investigated. In this study, liquid-liquid extraction (LLE) process, involving commercial industrially known extractants and new extractants were tested for the recovery of copper, iron and zinc from the AMD collected at São Domingos mine. Accordingly, the extraction of copper by ACORGA M5640 and the subsequent stripping of the metal with H2SO4 solution were optimized. The results revealed that copper can be extracted from such AMD by 30% (v/v) ACORGA M5640 diluted in Shell GTL, making an 8/1 ratio of its active compound (5-nonyl-2-hydroxy-benzaldoxime) to copper ions, with an efficiency of 96 ± 3%. Copper was then efficiently stripped (95 ± 2%) from the metal loaded organic phase with a 2M H2SO4 solution. This organic phase has excellent reuse performance and can be recycled at least 5 times, according to this work and potentially much more times. Its maximum loading capacity of copper from AMD was determined to be 16.15 g/L and the accumulation of copper in the stripping solution in successive cycles reached 46 ± 3 g/L. After copper extraction, iron was successfully extracted from AMD 94 ± 2%) by an ionic liquid diluted in kerosene containing ions from Aliquat 336 and from Cyanex 272 (ALiCY) both in a 3/1 ratio to iron ions to prevent further iron co-extracted with zinc. Complete stripping of Fe (96 ± 2%) was achieved using also a 2M H2SO4 solution. As an alternative, it was confirmed that iron can be simply removed from AMD by adjusting the pH to values between 5 and 6. Concerning the subsequent recovery of zinc, 52 ± 2% was extracted using a synergistic mixture of 80% D2EHPA and 20% Cyanex 272 (with 18/1 and 4.5/1 ratios to zinc ions, respectively) diluted in kerosene with 3% Tributyl phosphate (TBP), and 99 ± 2% of this metal was then stripped from such organic phase once again with 2M H2SO4.
A crescente consciencialização e preocupação acerca da poluição ambiental tem motivado um extenso esforço de investigação procurando o desenvolvimento de novas tecnologias de remediação de drenagem ácida de mina (DAM). Este tipo de poluição é considerado de grande preocupação devido à sua acidez (valores de pH entre 2 e 4) e elevadas concentrações de metais e sulfato. A DAM colhida para este trabalho na mina inativa de São Domingos, Portugal, tem as seguintes concentrações: 55.2 ± 0.4g/L Fe, 2.60 ± 0.03g/L Zn, 6.2 ± 0.1g/L Al, 4.60 ± 0.07g/L Cu and 123.9 ± 0.2 mg/L Mn and 157.2 g/L of SO42-. A recuperação de metais amplamente usados, como o cobre, o zinco e o ferro, deste tipo de DAMs altamente concentradas ainda é ecologicamente hostil e cara, sendo importante investigar novas estratégias de recuperação. Neste estudo foram testados processos de Extração Líquido-Líquido (ELL) com extratantes comerciais industrialmente conhecidos e com novos extratantes para a recuperação destes três metais da DAM colhida na mina de São Domingos. Assim, a extração de cobre com ACORGA M5640 e a subsequente reextração do metal com solução de H2SO4 foram otimizadas. Os resultados revelaram que o cobre pode ser extraído desta DAM com 30% (v/v) ACORGA M5640 diluído em Shell GTL, numa razão de 8/1 do seu composto ativo (5-nonyl-2-hydroxy-benzaldoxime) para iões de cobre, com uma eficiência de 96 ± 3%. O cobre foi depois eficientemente reextraído (95 ± 2%) da fase orgânica com uma solução de 2M H2SO4. De acordo com este trabalho, esta fase orgânica tem uma excelente capacidade de reutilização, podendo ser reciclada pelo menos 5 vezes e potencialmente muito mais vezes. A sua capacidade máxima de carregamento de cobre foi estimada em 16.15 g/L e a acumulação de cobre na solução de reextração em ciclos sucessivos chegou a 46 ± 3 g/L. Depois da extração de cobre, o ferro foi extraído da DAM com sucesso (94 ± 2%) com um líquido iónico diluído em querosene contendo iões provenientes de Aliquat 336 e Cyanex 272 (AliCy), ambos numa razão de 3/1 para os iões de ferro, para evitar posterior co-extração de ferro com o zinco. A reextração do ferro foi conseguida (96 ± 2%) também com uma solução de 2M H2SO4. Como alternativa confirmou-se que uma simples remoção do ferro da DAM é possível com um ajuste do pH para valores entre 5 a 6. No que respeita à subsequente recuperação do zinco, 52 ± 2% foram extraídos utilizando uma mistura sinérgica de 80% de D2EHPA e 20% de Cyanex 272 (com proporções de 18/1 e 4,5/1 para iões de zinco, respetivamente) diluídos em querosene com 3% de Fosfato de Tributilo (TBP), e em seguida 99 ± 2% deste metal foi reextraído desta fase orgânica mais uma vez com 2M H2SO4.
A crescente consciencialização e preocupação acerca da poluição ambiental tem motivado um extenso esforço de investigação procurando o desenvolvimento de novas tecnologias de remediação de drenagem ácida de mina (DAM). Este tipo de poluição é considerado de grande preocupação devido à sua acidez (valores de pH entre 2 e 4) e elevadas concentrações de metais e sulfato. A DAM colhida para este trabalho na mina inativa de São Domingos, Portugal, tem as seguintes concentrações: 55.2 ± 0.4g/L Fe, 2.60 ± 0.03g/L Zn, 6.2 ± 0.1g/L Al, 4.60 ± 0.07g/L Cu and 123.9 ± 0.2 mg/L Mn and 157.2 g/L of SO42-. A recuperação de metais amplamente usados, como o cobre, o zinco e o ferro, deste tipo de DAMs altamente concentradas ainda é ecologicamente hostil e cara, sendo importante investigar novas estratégias de recuperação. Neste estudo foram testados processos de Extração Líquido-Líquido (ELL) com extratantes comerciais industrialmente conhecidos e com novos extratantes para a recuperação destes três metais da DAM colhida na mina de São Domingos. Assim, a extração de cobre com ACORGA M5640 e a subsequente reextração do metal com solução de H2SO4 foram otimizadas. Os resultados revelaram que o cobre pode ser extraído desta DAM com 30% (v/v) ACORGA M5640 diluído em Shell GTL, numa razão de 8/1 do seu composto ativo (5-nonyl-2-hydroxy-benzaldoxime) para iões de cobre, com uma eficiência de 96 ± 3%. O cobre foi depois eficientemente reextraído (95 ± 2%) da fase orgânica com uma solução de 2M H2SO4. De acordo com este trabalho, esta fase orgânica tem uma excelente capacidade de reutilização, podendo ser reciclada pelo menos 5 vezes e potencialmente muito mais vezes. A sua capacidade máxima de carregamento de cobre foi estimada em 16.15 g/L e a acumulação de cobre na solução de reextração em ciclos sucessivos chegou a 46 ± 3 g/L. Depois da extração de cobre, o ferro foi extraído da DAM com sucesso (94 ± 2%) com um líquido iónico diluído em querosene contendo iões provenientes de Aliquat 336 e Cyanex 272 (AliCy), ambos numa razão de 3/1 para os iões de ferro, para evitar posterior co-extração de ferro com o zinco. A reextração do ferro foi conseguida (96 ± 2%) também com uma solução de 2M H2SO4. Como alternativa confirmou-se que uma simples remoção do ferro da DAM é possível com um ajuste do pH para valores entre 5 a 6. No que respeita à subsequente recuperação do zinco, 52 ± 2% foram extraídos utilizando uma mistura sinérgica de 80% de D2EHPA e 20% de Cyanex 272 (com proporções de 18/1 e 4,5/1 para iões de zinco, respetivamente) diluídos em querosene com 3% de Fosfato de Tributilo (TBP), e em seguida 99 ± 2% deste metal foi reextraído desta fase orgânica mais uma vez com 2M H2SO4.
Description
Keywords
Drenagem ácida de mina Recuperação de metais Extração líquido-líquido Extratantes Líquidos iónicos