BR102017013183A2

BR102017013183A2 - Sistema e processo para recuperação biotecnologica de metais a partir de resíduos eletrônicos

Info

Publication number: BR102017013183A2
Application number: BR102017013183-1A
Authority: BR
Inventors: Cesar Palmieri Mauricio; Vicente De Pádua Ferreira Rafael; Cristina Ambrosetti De Souza Belli Maria
Original assignee: Flextronics Instituto De Tecnologia
Priority date: 2017-06-19
Filing date: 2017-06-19
Publication date: 2018-04-24
Also published as: BR102017013183B1

Abstract

a presente invenção refere-se a um sistema e processo para recuperação de metais a partir de resíduos eletrônicos, em que são combinados reatores que promovem a biolixiviação e recuperação de metais, em temperatura ambiente, com alta concentração celular e em ambiente extremamente oxidante. o sistema compreende reatores ou colunas de biolixiviação (2 ); um reator chave (5); um reator de regeneração (12); um reator ?start up? (1); filtros (3), (6) e (9) para separação sólido/líquido, com revestimento anticorrosivo; reator de recuperação metálica (8); e tanque de tratamento de efluentes (11). e o processo compreende as etapas de solubilização; cementação; regeneração; produção concentrados metálicos e pigmentos de ferro e de tratamento e reaproveitamento dos efluentes.

Description

(54) Título: SISTEMA E PROCESSO PARA RECUPERAÇÃO BIOTECNOLOGICA DE METAIS A PARTIR DE RESÍDUOS ELETRÔNICOS (51) Int. Cl.: C22B 3/02; C22B 3/18; C22B 7/00 (73) Titular(es): FLEXTRONICS INSTITUTO DE TECNOLOGIA, ITAJUCA BIOTECH LTDA EPP (72) Inventor(es): MAURÍCIO CESAR PALMIERI; RAFAEL VICENTE DE PÁDUA FERREIRA; MARIA CRISTINA AMBROSETTI DE SOUZA BELLI (74) Procurador(es): BEERRE ASSESSORIA EMPRESARIAL LTDA.(ALT. DE BEERRE ASSESSORIA EMP. S/C.LTDA.) (57) Resumo: A presente invenção refere-se a um sistema e processo para recuperação de metais a partir de resíduos eletrônicos, em que são combinados reatores que promovem a biolixiviação e recuperação de metais, em temperatura ambiente, com alta concentração celular e em ambiente extremamente oxidante.

O sistema compreende reatores ou colunas de biolixiviação (2 ); um reator chave (5); um reator de regeneração (12); um reator ?start up? (1); filtros (3), (6) e (9) para separação sólido/líquido, com revestimento anticorrosivo; reator de recuperação metálica (8); e tanque de tratamento de efluentes (11). E o processo compreende as etapas de solubilização; cementação; regeneração; produção concentrados metálicos e pigmentos de ferro e de tratamento e reaproveitamento dos Efluentes.

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SISTEMA E PROCESSO PARA RECUPERAÇÃO BIOTECNOLOGICA DE METAIS A PARTIR DE RESÍDUOS ELETRÔNICOS

Campo da invenção:

[001] A presente invenção se insere no campo dos processos de extração de compostos metálicos de minérios ou concentrados por processos a úmido, especialmente com o auxílio de micro-organismos ou enzimas. Mais especificamente, se insere no campo da engenharia metalúrgica e de materiais, engenharia de minas, engenharia química e microbiologia por propor a solubilização de metais pela presença de uma bactéria, reportando um processo de reciclagem/recuperação de metais de fontes secundárias, especificamente o cobre e outros metais, através de um processo químico/bacteriano para a solubilização e separação dos metais contidos no resíduo e sua recuperação metálica.

Fundamentos da invenção:

[002] O desenvolvimento industrial e de equipamentos eletroeletrônicos proporcionou além de conforto para a sociedade moderna, um novo problema que é a geração de grande quantidade de lixo eletrônico (e-waste). Estima-se que 45 milhões de toneladas de resíduos eletrônicos são gerados anualmente e este número tem crescido exponencialmente.

[003] Esses resíduos eletrônicos tem um importante impacto econômico e ambiental para a sociedade, uma vez que contém uma quantidade significativa de metais de interesse econômico como cobre, níquel, ouro, estanho, prata, platina e paládio o que cria uma necessidade de recuperação desses metais para reaproveitamento e redução de custos de

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2/18 produção, por outro lado também contém metais como chumbo e mercúrio que são considerados elementos de risco para a saúde humana e animal, sendo portanto, necessária a destinação adequada desse material, ou a sua recuperação o que evitaria problemas ambientais e de saúde pública, mas também proporcionaria uma economia nos processos de produção, pela reutilização desses metais na cadeia produtiva.

[004] As técnicas tradicionais de processamento desse material consistem na pirometalurgia baseada na queima dos resíduos eletrônicos para a recuperação dos metais preciosos, principalmente o cobre, e na hidrometalurgia que envolve a utilização de produtos químicos para a solubilização dos metais.

[005] Enquanto que os processos pirometalurgicos apresentam alto consumo de energia, não são muito eficientes para a recuperação dos metais preciosos e em geral produzem compostos tóxicos como dioxinas e furanos, as rotas hidrometalurgicas são mais seletivas quanto a recuperação de metais a partir de resíduo eletrônico, apresenta um melhor controle sobre as condições das reações e um menor impacto ambiental que a pirometalurgia.

[006] Na última década, os processos biotecnológicos para recuperação de metais têm se destacado como uma tecnologia viável principalmente para fontes de metais primarias e secundárias.

[007] As rotas biohidrometalurgicas têm sido bem estabelecidas para a recuperação de cobre e ouro, de minérios de baixo teor e concentrados. Os estudos têm se estendido a outros metais, principalmente pelas vantagens

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3/18 operacionais e econômicas apresentadas por esse processo.

[008] O processo conhecido como biolixiviação envolve a utilização de micro-organismos que promovem a oxidação dos metais ou compostos reduzidos de enxofre, a produção de compostos complexantes e/ou ácidos orgânicos que atuam na solubilização dos metais contidos em uma matriz sólida (ou resíduos sólidos).

[009] A biolixiviação oferece inúmeras vantagens quando comparada aos métodos convencionais (pirometalurgicos ou hidrometalúrgicos) como, menor custo de operação, diminuição do volume de reagentes químicos ou resíduos sólidos para ser manuseado, alta eficiência no tratamento de efluentes.

[0010] Recentemente essa técnica tem sido estudada ainda em escala laboratorial para a aplicação na recuperação de metais de resíduos industriais, incluindo os resíduos eletrônicos. A Recuperação de cobre, níquel, zinco e crômio além de metais preciosos a partir de placas de circuito impresso já está tecnicamente comprovada pelo uso de reações envolvendo tanto bactérias como alguns fungos.

[0011] A recuperação do cobre a partir de resíduos eletrônicos depende de alguns fatores como a presença de íons ferrosos, que serão oxidados pela bactéria criando um ambiente extremamente oxidante, além do valor do pH inicial apropriado para as reações bacterianas.

[0012] Entretanto os processos biológicos estudados têm demonstrado algumas desvantagens como uma taxa lenta de reação, além da toxicidade de muitos dos metais lixiviados que afetam a ação bacteriana sobre o material.

[0013] Uma grande variedade de micro-organismos tem

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4/18 sido utilizada nos processos de recuperação de metais de resíduos eletroeletrônicos. Os mais importantes são os micro-organismos mesófilos ou moderadamente termófilos quimiolitotróficos. A tabela I apresenta um exemplo de alguns processos e os micro-organismos mais utilizados.

[0014] De uma forma geral o processamento biohidrometalurgico dos resíduos eletrônicos apresenta algumas etapas comuns que consiste inicialmente em uma etapa de segregação e moagem dos componentes seguida de uma separação das partes metálicas e não metálicas. As partes metálicas podem ou não serem lavadas ou pré-tratadas e então são empacotadas em colunas ou adicionadas aos biorreatores onde são colocadas em contato com os microorganismos para o processo de solubilização.

[0015] A partir dos anos 2000, os estudos de biolixiviação de metais em resíduos eletroeletrônicos ganharam impulso, como parte da estratégia de reduzir custos e reciclar/reaproveitar os metais de interesse econômico. Muitos desses trabalhos tem sido conduzido com placas de circuito impresso e sucata eletrônica, utilizando bactérias mesofílicas quimiolitotróficas (principalmente as espécies Acídíthíobacíllus ferrooxídans e Acídíthíobacíllus thíooxídans), fungos (Aspergillus simplicissimum) ou bactérias cianogênicas (Chromobacterium violaceum).

[0016] Estes estudos variam principalmente na utilização de diferentes espécies de micro-organismos, temperatura da reação, granulometria do material e tipo de reator ou coluna.

[0017] A tabela I (Rodrigues et all. Waste Manegement, 41, p. 148-158; 2005) apresenta exemplos de

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5/18 processos que utilizam micro-organismos para recuperação de metais a partir de material eletroeletrônico e suas principais características e condições de operação.

Table 1

Bioleaching of copper froin PCB.

Specific type and source of wasie	Microorganisms	Leaching efficiency {%) and conditions	Type of reactor	Reíerences
PCB -208pm + 147pm	AadithiobaeiUus ferrooxidans and Sulfobacillus thermosulfidooxidans	94% Cu extraction at 30 °C (T. ferrooxidans) and 99% at 50 °C (S. thermosulfidooxidans) in 6days with lOg/LFe². lOg/Lof PCB and pH 1.75; 150min'	Shaking ílask	Current work
PCB 20 mm-long	S. thermosulfidooxidans	85% Cu extraction in 8 days at 5 g/L Fe²*. 25 g/L PCB and pH 1.75. Rotating-drum reactor at 50 °C and 80 min ¹	Rotating-drum reactor	Current work
PCB <500 pm	At. thiooxidans and At. ferrooxidans	>90% Cu extraction in two-stages during 7 and lOdays at 5-10 g/L of PCB; 35 °C and 180 min^-1	Shaking ílask	Brandi et al. (2001)
PCB < 80 mesh	Cenera AadithiobaeiUus and Gallíonella	95% of Cu in 5 days al 9 g/L of initial Fe²*. 20 g/L of PCB and pH 1.5; shaker at 30 °C and 120 min ¹	Shaking ílask	Xiang et al. (2010)
PCB 100-120 pm	S. thermosulfidooxidans and Thermo* plasma acidophilum	86% Cu extraction. Acid pre-leaching of27 days and bioleaching of 280 days. Column reactor at 45 ^QC	Column reactor	llyas et al. (2010)
PCB 60-80 mesh	Enriched acidophilic bactéria	96.8% Cu extraction in 45 h. 12 g/L Fe²*. 12 g/L PCB and pH 2; shaker at 30 °C and 160 min ’	Shaking ílask	Zhu et al. (2011)
TV Circuit boards (SrVB)<250 pm	At. ferrooxidans. L. ferrooxidans and Ar. thiooxidans	35% Cu extraction in 90 h without externai Fe²* and 89% Cu extraction at 8 g/L Fe²* at 10 g/L of PCB and pH 1.7; shaker at 35 °C and 170 min ¹	Shaking ílask	Bas et al. (2013)
PCB 50-150 pm	5. thermosulfidooxidans and T. acidophilum	85% Cu extraction in 18 days at 10 g/L of PCB; shaker at 45 °C and 180 min ¹	Shaking ílask	llyas et al. (2013)

[0018] Para detalhar alguns exemplos, foram realizados estudos para verificar o efeito do pré tratamento das placas, pH do meio de cultura, tamanho de partícula, densidade de polpa e do potencial de adaptação de um consorcio de bactérias moderadamente termofílicas para extração de metais em escala de laboratório (frascos agitados e colunas). Neste estudo, o resíduo eletrônico foi moldo, e as partes metálicas separadas das não metálicas. As partes metálicas foram lavadas com solução saturada de cloreto de sódio e água e empacotadas em colunas. Os microorganismos utilizados foram dois consórcios de bactérias:

contendo Sulfobacíllus thermosulfídooxídans com acidophilum e um segundo contendo termosulfídooxídans com Sulfobacíllus acídophílus, cultivadas a 45°C.

[0019] Esses consórcios microbianos passaram por uma etapa de adaptação para concentrações mais elevadas de metais através de cultivos sucessivos em frascos agitados contendo concentrações crescentes de metais. Como fonte de um

Thermoplasma

Sulfobacíllus

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energia para o	crescimento	bacteriano foram	testadas
pirita, enxofre	elementar e	uma mistura de	pirita e
enxofre.
[0020] Os	ensaios em	frascos contendo	a mistura

pirita e enxofre levaram 18 dias para uma recuperação de 85% de cobre, 82% de níquel, 75% de alumínio e 80% de zinco, valores ligeiramente superiores quando não foi utilizada fonte de energia.

[0021] Consorcio 2 apresentou uma maior habilidade para extração de metal. Foi observado também a formação de alguns precipitados de chumbo, prata e estanho na forma de sulfatos.

[0022] Ensaios em colunas geralmente são mais longos e no caso desses autores o processo levou 165 dias para a recuperação de aproximadamente 85% de cobre, 78% de níquel, 68% de alumínio e 74% de zinco, quando o material eletrônico foi misturado com pirita e enxofre.

[0023] Outro estudo recente realizado, demonstrou a utilização de um reator horizontal rotativo para a biolixiviação de placas de circuito impresso utilizando a bactéria termofílica moderada Sulfobacíllus thermosulfídooxídans a 50^oC. Nos ensaios preliminares em frascos o sistema foi eficiente apenas na concentração de sólidos de 10 g/L com as placas finamente divididas (menor que 208 pm e maior que 147 pm). Nos estudos no reator rotativo foram utilizadas partículas maiores (de 20 mm) com a quantidade de sólidos elevada para 25g/L, obtendo uma recuperação de 85% do cobre em 8 dias.

[0024] Há, ainda, estudos de recuperação de cobre a partir de placas de circuito de TV utilizando uma cultura

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7/18 mista de bactérias mesofílicas (At. ferrooxidans, At. thiooxidans e L. ferooxidans). A extração de cobre obtida foi maior quanto maior a quantidade de íons ferro disponível (até 8 g/L) e também concluíram que a utilização de pirita como fonte de ferro e enxofre, não só melhoraram a recuperação de cobre (de 24% para 84%) como também reduziram o consumo de ácido pelo sistema.

[0025] Adicionalmente, são conhecidas análises a respeito do uso de At. thiooxidans para recuperação de cobre. Eles compararam a solubilização de cobre em um sistema abiótico químico (contendo ácido sulfúrico), lixiviação pelo ácido sulfúrico gerado pela bactéria e pela lixiviação direta usando a bactéria acidofílica. Como fonte de energia para a bactéria eles utilizaram enxofre elementar atingindo a concentração de 14,9 g/L de ácido durante 14 dias. A recuperação de cobre neste estudo para os sistemas inoculados ficou em cerca de 60%, abaixo do controle abiótico que promoveu uma lixiviação de 98% do metal. Esse resultado pode ser explicado pela presença de compostos de sulfeto parcialmente oxidados que promoveram uma passivação da superfície do cobre.

[0026] Observou-se, adicionalmente, que a biolixiviação promovida por Leptospirilum ferriphilium foi significativamente afetada pelas concentrações de cobre, crômio, níquel, estanho e zinco, quando utilizaram pirita como fonte de ferro e enxofre para gerar ambiente lixiviante para o tratamento de resíduos eletrônicos. Entretanto a bactéria passou por uma etapa de adaptação recuperando a sua capacidade de lixiviação. Entretanto o ácido produzido pela oxidação da pirita não foi suficiente

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8/18 para suprir o consumo ácido promovido pelo PCB.

[0027] Além disso, foi estudado um processo de biolixiviação de resíduo eletrônico de placas de circuito impresso em uma coluna contendo 250g de material usando

Acídíthíobacíllus ferrooxidans. Com esse sistema foi possível recuperar 94,8% do cobre em 28 dias. Pode ser observado que a concentração de íons férricos influencia significativamente no processo de biolixiviação. Além disso em valores de pH na faixa de 2,2 promoveram a precipitação de jarosita sobre o sistema, o que indica a necessidade de um controle rígido das variações de pH.

[0028] Alguns poucos estudos têm tentado aumentar a concentração de sólidos nos reatores, entretanto o crescimento bacteriano é geralmente inibido na presença de partículas finas de PCB, embora não se saiba a exata natureza desse efeito deletério existem indicações que esse efeito é mais importante no início do processo de biolixiviação.

[0029] Estado da técnica:

[0030] O documento CN103572050A “BIOLOGICAL

SELECTIVITY LEACHING METHOD OF LOW-GRADE COPPER-COBALT ORE” refere-se a um processo economicamente viável para separação e recuperação de cobre e cobalto em suas fontes. O referido processo compreende uma biolixiviação livre de emissões poluentes, em que ao material particulado de cobre e cobalto são adicionadas bactérias que alcançam a recuperação do material em porcentagens muito significativas. Apesar de utilizar um processo de biolixiviação semelhante, a presente invenção é utilizada para minérios de baixo teor, sujeita a uma menor

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9/18 interferência na concentração de metais. O processo da presente invenção está voltado para a recuperação de cobre, ferro e outros metais a partir de resíduos eletrônicos com alto teor de cobre e outros metais - o teor de cobre chega a ser aproximadamente 30% do volume de resíduos e a presente invenção ainda aplicar-se eficientemente. O sistema desenvolvido na presente invenção minimiza o efeito tóxico dos metais extraídos diminuindo a inibição bacteriana e mantendo o sistema com alto potencial redox e alta concentração celular, permitindo trabalhar com materiais de maior teor de metais como os resíduos eletrônicos.

[0031] O documento CN104862475A “METHOD FOR

LEACHING COPPER IN WASTE PRINTED CIRCUIT BOARD BY MEANS OF

ACIDITHIOBACILLUS FERROOXIDANS” faz referência a um processo para recuperação de cobre a partir de placas eletrônicas não mais utilizadas. Após inutilização da placa e remoção de componentes, é feito o pré-tratamento deste ewaste, que compreende a trituração do material. Enquanto isso, são postas em meio de cultivo bactérias At. ferrooxídans como forma de atingirem condições desejadas em tal modo que o processo de lixiviação tenha seu tempo significativamente reduzido. O diferencial da presente invenção não envolve o controle de oxigênio do sistema. No reator de biolixiviação, o sistema é mantido e regulado na sua melhor condição oxidante pelos reatores de cementação e de regeneração, que reduzem a concentração de cobre e íons ferrosos e adicionam íons férrico e bactéria. O Nível de oxigênio presente no meio é mantido pela saturação do sistema. Além disso, a estratégia da presente invenção pode

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10/18 ser aplicada tanto para reatores em tanques com para colunas de biolixiviação.

[0032] O artigo “An advanced study on the hydrometallurgical processing of waste computer printed circuit boards to extract their valuable contente of metals” comenta sobre a utilização de ácido sulfúrico com peróxido de hidrogênio e tioureia com íons férricos em ácido sulfúrico, aplicados a grupos distintos, para testes de dois sistemas de lixiviação química para extração de metais base e preciosos em placas eletrônicas não mais utilizadas. Este é um processo hidrometalúrgico que utiliza reagentes químicos para a lixiviação. O processo da presente invenção a bactéria tem um papel importante para a produção de ácido e na manutenção do potencial redox.

[0033] O artigo “Two-step bioleaching of copper and gold from discarded printed circuit boards (PCB) ” caracteriza um processo de recuperação de cobre e ouro a partir de e-waste formado de placas não mais utilizadas. Segundo o documento, uma porcentagem de 98,4% e 44% de recuperação é alcançada para cobre e ouro, respectivamente. Além disso, o processo ocupa-se em fornecer boas condições de lixiviação e viabilidade celular. Esta patente utiliza outras bactérias para a biolixiviação do cobre. O diferencial da presente invenção é a melhoria da quantidade de material que pode ser tratado - na patente 1%, no nosso processo de 3 a 5% em reatores - podendo aumentar essa proporção no caso de colunas. Essa baixa densidade de polpa geralmente se refere à inibição provocada pelos metais nos micro-organismos biolixiviantes, o que no processo proposto é minimizado.

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11/18 [0034] O artigo “Estudo cinético da lixiviação de metais de placas de circuito impresso obsoletas” faz referência a um processo do campo da hidrometalurgia para extração de metais de placas de circuito eletrônicas fora de uso. A proposta busca uma alternativa ambientalmente interessante que evite os problemas de liberação de dioxinas e furanos, por exemplo, pela decomposição térmica de retardantes de chama e resinas poliméricas do substrato das placas. Este é um processo de tratamento das placas utilizando sistemas químicos com a utilização de ácidos concentrados, agentes oxidantes e temperaturas acima do ambiente para a extração dos metais. A proposta da presente invenção se refere a utilização de bioprocessos a temperatura ambiente para a realização da recuperação de cobre, zinco e outros metais de interesse econômico.

[0035] O artigo “Microbial Recovery of Copper from Printed Circuit Boards of Waste Computer by Acidithiobacillus ferrooxidans” estuda o processo de biolixiviação de resíduos eletrônicos utilizando ferrooxidans e avalia a utilização de ácidos orgânicos para melhorar a solubilização do cobre. A proposta da presente invenção, apesar de conter uma etapa de biolixiviação, é realizada utilizando outro meio de cultura, com uma maior quantidade de material - 3 a 5 g/L de placas. Além disso, a presente invenção está integrada em um sistema que permite recuperar cobre metálico, pigmentos de ferro além de manter uma alta capacidade redox e atividade celular.

[0036] O artigo “EXTRACTION OF METALS FROM ELECTRONIC WASTE BY BACTERIAL LEACHING” publicado em 2013 apresenta um estudo tradicional de biolixiviação utilizando

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12/18 placas eletrônicas para solubilização de cobre. A proposta da presente invenção apresenta uma melhoria do processo apresentado, uma vez que a integração dos três reatores permite uma utilização de uma massa de material de três a cinco vezes maior que a descrita no artigo - podendo ser maior caso o sistema seja realizado em colunas.

Breve descrição da invenção:

[0037] A presente invenção refere-se a um sistema e processo para recuperação de metais a partir de resíduos eletrônicos, em que que são combinados reatores que promovem a biolixiviação e recuperação do cobre metálico, com alta concentração celular e ambiente extremamente oxidante.

Breve descrição das figuras:

[0038] Para obter total e completa visualização do objeto desta invenção, é apresentada a figura única, a qual se faz referência, conforme se segue.

[0039] A figura 1 é um diagrama representativo do sistema da presente invenção.

Descrição detalhada da invenção:

[0040] A presente invenção, inicialmente, refere-se a um sistema para recuperação de metais a partir de resíduos eletrônicos, compreendendo, como elementos principais:

- reatores ou colunas de biolixiviação (2), sendo que a quantidade de reatores ou colunas de biolixiviação irá depender da quantidade de material que será processada;

- um reator chave do sistema (5), e

- um reator de regeneração (12) e como elementos adicionais,

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- um reator “start up” (1), que fornece as bactérias para o início do processo;

- filtros (3), (6) e (9) para separação sólido/líquido, podendo este sistema ser composto por filtros prensa, sparklers e filtros de pressão tipo Nutsche com revestimento anticorrosivo, com ou sem pré camada de filtragem. Filtros hermeticamente fechados, com linha de exaustão e inertização, sendo a aplicação dos mesmos condicionadas ao grau de risco de cada etapa do processo;

- reator de recuperação metálica (8), para recuperação metálica de produtos de pigmentos de ferro e também um concentrado de outros metais;

- tanque de tratamento de efluentes (11);

[0041]

Para determinação das características de cada elemento, deve-se observar que:

[0042] resistentes

O reator start up (1) é feito de materiais a corrosão, como polipropileno ou aço inoxidável, apresentando as dimensões de 3 a 150 metros cúbicos de capacidade, contendo entrada para aeração e agitação controlada, saída para amostragens, entradas para adição de produtos químicos e controlador do valor de pH.

[0043] Os reatores de biolixiviação (2), são feitos de materiais resistentes a corrosão, como polipropileno ou aço inoxidável, apresentando as dimensões de 10 a 500 metros cúbicos de capacidade, contendo entrada para aeração e agitação controlada e saída para amostragens, entradas para adição de produtos químicos, controladores de valor de pH e saídas para a remoção da fase líquida e sólida. O reator poderá ser encamisado para controle de temperatura.

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Alternativamente, o reator de biolixiviação (2) pode ser construído em forma de uma coluna, construída com materiais resistentes a corrosão como o polipropileno ou aço inoxidável nas dimensões de comprimento variando de 3 a 6 metros de altura e com diâmetro de 1 a 3 metros. A coluna possui um sistema de irrigação na parte superior alimentado por uma bomba dosadora que irá aspergir uma solução contendo as bactérias e as substâncias oxidantes. A coluna também possuirá um sistema de remoção de líquidos na parte inferior, bem como uma entrada de ar do sistema fornecido por um compressor ou um soprador conectado.

[0044] O reator chave do sistema (5), compreende um tanque cilíndrico de materiais resistentes a corrosão como polipropileno ou aço inoxidável. Este tanque terá capacidade entre 4 a 50 metros cúbicos onde na parte superior do tanque estará conectado um tambor perfurado de polipropileno que será alimentado com sucata de ferro. Este tambor perfurado será conectado ao tanque na parte superior pelas suas extremidades e estará inclinado de 20 a 40 graus em relação a superfície do tanque. O tambor estará conectado a um motor que promoverá uma rotação da sucata de ferro em seu interior enquanto esse material é aspergido, a partir da extremidade mais elevada, com a solução de lixívia obtida no reator ou coluna de biolixiviação (2). A lixívia e o cobre metálico produzidos serão recolhidos no tanque cilíndrico por meio das perfurações existentes no tambor rotativo. O tambor poderá estar parcialmente imerso na lixivia do tanque cilíndrico para acelerar o processo de reação.

[0045] O reator de recuperação metálica (8) é feito

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15/18 de materiais resistentes a corrosão, como polipropileno ou aço inoxidável, apresentando as dimensões de 3 a 150 metros cúbicos de capacidade, contendo entrada para agitação controlada, saída para amostragens, entradas para adição de produtos químicos e controlador do valor de pH.

[0046] O reator de regeneração (12) é feito de materiais resistentes a corrosão, como polipropileno ou aço inoxidável, apresentando as dimensões de 10 a 500 metros cúbicos de capacidade, contendo entrada para aeração e agitação controlada, saída para amostragens, entradas para adição de produtos químicos e controlador do valor de pH.

[0047] O reator de tratamento de efluentes (11) feito de materiais resistentes a corrosão, como polipropileno ou aço inoxidável, apresentando as dimensões de 3 a 150 metros cúbicos de capacidade, contendo sistema para agitação controlada, saída para amostragens, entradas para adição de produtos químicos e controlador do valor de pH.

[0048] Adicionalmente, a presente invenção referese a um sistema para recuperação de metais a partir de resíduos eletrônicos, que preferencialmente opera o sistema acima descrito.

[0049] A Figura 1 apresenta um diagrama da presente invenção, auxiliando em seu perfeito entendimento.

[0050] Para tanto, o referido processo compreende as etapas de:

Etapa 1) Solubilização; subetapa 1.1) Filtração;

Etapa 2) Cementação; subetapa 2.1) Filtração;

Etapa 3) Regeneração;

Etapa 4) Produção concentrados metálicos e pigmentos de

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16/18 ferro; e

Etapa 5) Tratamento e reaproveitamento dos Efluentes.

[0051] Etapa 1) Solubilização: os reatores de biolixiviação (2) realizam a solubilização biológica dos metais.

[0052] Subetapa 1.1) Filtração: o material contido no reator (2) passará por um processo de separação física por filtração, sendo que a fase sólida será enviada para o processamento de metais preciosos enquanto que a fase líquida será destinada a etapa 2 - Processo de cementação.

[0053] Etapa 2) Cementação: no segundo reator, que é o reator chave do sistema (5), ocorre a cementação do cobre pela adição de ferro metálico (sucata de ferro). Então, é produzido cobre metálico e uma solução contendo sulfato ferroso e bactérias. Essa solução é enviada para o terceiro reator, que é o reator de regeneração (12).

[0054] Subetapa 2.1) Filtração: o material contido no reator de cementação (5) passará por um processo de separação física por filtração no qual a fase sólida será constituída de cobre metálico (produto final), enquanto que a fase líquida será particionada, sendo que de 40 a 60% do volume será direcionado para o reator de regeneração (12) enquanto que o restante será direcionado ao reator de recuperação de outros metais base (8).

[0055] Etapa 3) Regeneração: o reator de regeneração (12) consiste em um tanque de regeneração, onde parte do efluente da cementação é regenerado em íons férricos e promove o crescimento e enriquecimento da cultura de bactérias que retorna para o reator de biolixiviação (2).

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17/18 [0056] Durante o ciclo principal acima mencionado, a fase sólida produzida nos reatores de biolixiviação (2) é filtrada no filtro (3) e enviados para os processos de recuperação de metais preciosos, como por exemplo processos de cianetação e adsorção em carvão ativo, ou solubilização com água régia e cementação com uso de metabissulfito de sódio ou sulfato ferroso (4).

[0057] Etapa 4) Produção concentrados metálicos e pigmentos de ferro: entre 40% a 60% do volume da solução gerada no reator de cementação (12) é destinada a produção de pigmentos de ferro (8) e recuperação metálica de metais base (como níquel, cobalto, zinco e alumínio) por processos de precipitação alcalina.

[0058] Etapa 5) Tratamento e reaproveitamento dos Efluentes: os efluentes do processamento metálico (8) são enviados para o reator de tratamento de resíduos (11), onde serão analisados quanto ao teor de metais e valor de pH, sendo realizado ajustes ao pH apropriado entre 1,5 e 4 e essa solução retornará ao processo no tanque de regeneração (12) na Etapa 3, ou então os valores de pH ajustados entre 5 e 7 para descarte final (13). Caso ocorra a necessidade de descarte do efluente a solução do reator de tratamento de resíduos (11) será neutralizada, analisada de acordo com as normas ambientais para adequação e descarte de acordo com a legislação vigente.

[0059] Embora a versão preferida da invenção tenha sido ilustrada e descrita, deve ser compreendido que a mesma não é limitada. Diversas modificações, mudanças, variações, substituições e equivalentes poderão ocorrer, sem desviar do escopo da presente invenção.

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18/18 [0060] Os versados na arte valorizarão os conhecimentos aqui apresentados e poderão reproduzir a invenção nas modalidades apresentadas e em outras variantes, abrangidas no escopo das reivindicações anexas.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. SISTEMA PARA RECUPERAÇÃO BIOTECNOLOGICA DE METAIS A PARTIR DE RESÍDUOS ELETRÔNICOS, caracterizado pelo fato de compreender:

- reatores ou colunas de biolixiviação (2);

- um reator chave (5);

- um reator de regeneração (12);

- um reator “start up” (1);

- filtros (3), (6) e (9) para separação sólido/líquido, com revestimento anticorrosivo;

- reator de recuperação metálica (8); e

- tanque de tratamento de efluentes (11).
2. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o reator start up (1) ser feito de materiais resistentes a corrosão, tais como polipropileno ou aço inoxidável, apresentando as dimensões de 3 a 150 metros cúbicos de capacidade, contendo entrada para aeração e agitação controlada, saída para amostragens, entradas para adição de produtos químicos e controlador do valor de pH.
3. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os reatores de biolixiviação (2) serem em quantidade que atenda a quantidade de material que será processada, e serem feitos de materiais resistentes a corrosão, como polipropileno ou aço inoxidável, apresentando as dimensões de 10 a 500 metros cúbicos de capacidade, contendo entrada para aeração e agitação controlada e saída para amostragens, entradas para adição de produtos químicos, controladores de valor de pH e saídas para a remoção da fase líquida e sólida, sendo

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2/6 opcionalmente encamisado para controle de temperatura.
4. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1 ou 3, caracterizado pelo fato de o reator de biolixiviação (2) alternativamente ser construído na forma de uma coluna, construída com materiais resistentes a corrosão como o polipropileno ou aço inoxidável nas dimensões de comprimento variando de 3 a 6 metros de altura e com diâmetro de 1 a 3 metros, em que a coluna possui um sistema de irrigação na porção superior alimentado por uma bomba dosadora que asperge uma solução contendo as bactérias e as substâncias oxidantes, além de a mesma coluna possuir um sistema de remoção de líquidos na porção inferior, bem como uma entrada de ar do sistema fornecido por um compressor ou um soprador conectado.
5. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o reator chave do sistema (5) compreender um tanque cilíndrico de materiais resistentes a corrosão como polipropileno ou aço inoxidável, com capacidade entre 4 a 50 metros cúbicos, onde na parte superior do tanque é conectado um tambor perfurado de polipropileno alimentado com sucata de ferro.
6. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o tambor perfurado ser conectado ao tanque na parte superior pelas suas extremidades e ser inclinado de 20 a 40 graus em relação à superfície do tanque, em que o tambor é adicionalmente conectado a um motor que promove uma rotação da sucata de ferro em seu interior enquanto esse material é aspergido, a partir da extremidade mais elevada, com a solução de lixívia obtida no reator ou coluna de biolixiviação (2).

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7. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de a lixívia e o cobre metálico produzidos serem recolhidos no tanque cilíndrico por meio das perfurações existentes no tambor rotativo, em que o tambor é parcialmente imerso na lixívia do tanque cilíndrico para acelerar o processo de reação.
8. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de reator de recuperação metálica (8) ser feito de materiais resistentes a corrosão, como polipropileno ou aço inoxidável, apresentando as dimensões de 3 a 150 metros cúbicos de capacidade, contendo entrada para agitação controlada, saída para amostragens, entradas para adição de produtos químicos e controlador do valor de pH.
9. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o reator de regeneração (12) ser feito de materiais resistentes a corrosão, como polipropileno ou aço inoxidável, apresentando as dimensões de 10 a 500 metros cúbicos de capacidade, contendo entrada para aeração e agitação controlada, saída para amostragens, entradas para adição de produtos químicos e controlador do valor de pH.
10. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o reator de tratamento de efluentes (11) ser feito de materiais resistentes a corrosão, como polipropileno ou aço inoxidável, apresentando as dimensões de 3 a 150 metros cúbicos de capacidade, contendo sistema para agitação controlada, saída para amostragens, entradas para adição de produtos químicos e controlador do valor de pH.

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11. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos filtros (3), (6) e (9) para separação sólido/líquido, serem filtros prensa, sparklers e filtros de pressão tipo Nutsche com revestimento anticorrosivo.
12. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1 ou 11, caracterizado pelos filtros (3), (6) e (9) para separação sólido/líquido, serem adicionalmente dotados de pré camada de filtragem.
13. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1 ou 11, caracterizado pelos filtros (3), (6) e (9) para separação sólido/líquido, serem hermeticamente fechados, com linha de exaustão e inertização.
14. PROCESSO PARA RECUPERAÇÃO BIOTECNOLOGICA DE METAIS A PARTIR DE RESÍDUOS ELETRÔNICOS, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:

Etapa 1) Solubilização;

Etapa 2) Cementação;

Etapa 3) Regeneração;

Etapa 4) Produção concentrados metálicos e pigmentos de ferro; e

Etapa 5) Tratamento e reaproveitamento dos Efluentes, em que:

a Etapa 1) compreende a subetapa 1.1) Filtração, e Etapa 2) compreende a subetapa 2.1) Filtração.
15. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de na Etapa 1 os reatores de biolixiviação (2) realizarem a solubilização biológica dos metais.
16. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 14 ou 15, caracterizado pelo fato de na subetapa 1.1 Filtração o

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5/6 material contido no reator (2) passar por um processo de separação física por filtração, sendo que a fase sólida é enviada para o processamento de metais preciosos enquanto que a fase líquida é destinada à Etapa 2.
17. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de na Etapa 2 ocorrer a cementação do cobre pela adição de ferro metálico no reator chave do sistema (5), gerando a produção de cobre metálico e uma solução contendo sulfato ferroso e bactérias, enviada para o reator de regeneração (12).
18. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 14 ou 17, caracterizado pelo fato de na subetapa 2.1 o material contido no reator de cementação (5) passar por um processo de separação física por filtração no qual a fase sólida é constituída do produto final cobre metálico, enquanto a fase líquida é particionada entre 40 a 60% do volume direcionado para o reator de regeneração (12) enquanto que o restante é direcionado ao reator de recuperação de outros metais base (8).
19. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de na Etapa 3 ocorrer a regeneração através do tanque de regeneração, onde parte do efluente da cementação é regenerado em íons férricos e promove o crescimento e enriquecimento da cultura de bactérias que retorna para o reator de biolixiviação (2).
20. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 14 ou 19, caracterizado pelo fato de a fase sólida produzida nos reatores de biolixiviação (2) ser filtrada no filtro (3) e enviada para processos de recuperação de metais preciosos (4) .

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21. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de na Etapa 4 entre 40 a 60% do volume da solução gerada no reator de cementação (12) ser destinada a produção de pigmentos de ferro (8) e recuperação metálica de metais base tais como níquel, cobalto, zinco e alumínio.
22. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de os efluentes do processamento metálico (8) serem enviados para o reator de tratamento de resíduos (11), serem analisados quanto ao teor de metais e valor de pH, sendo realizados ajustes ao pH apropriado entre 1,5 e 4 para retornar ao processo no tanque de regeneração (12) na Etapa 3, ou então os valores de pH ajustados entre 5 e 7 para descarte final (13).

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