BR112018007360B1 - Procedimentos para extração contínua de metais,para obtenção de ferro metálico, de carbonato de sódio a partir de gás dióxido de carbono e de escórias de fundição e para redução direta de metais, e, método para extração de metais comuns e preciosos - Google Patents

Procedimentos para extração contínua de metais,para obtenção de ferro metálico, de carbonato de sódio a partir de gás dióxido de carbono e de escórias de fundição e para redução direta de metais, e, método para extração de metais comuns e preciosos Download PDF

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Abstract

procedimento para extração contínua de metais, para obtenção de ferro metálico, de carbonato de sódio a partir de gás dióxido de carbono e de escórias de fundição e para redução direta de metais, e, método para extração de metais comuns e preciosos. trata-se de um processo para extrair metais a partir dos concentrados de minerais sulfurados que contêm os mesmos aplicando redução direta com regeneração e reciclagem do agente redutor ferro e do fundente carbonato de sódio. é uma combinação de processos pirometalúrgicos e hidrometalúrgicos diferentes dos convencionais, que não precisam de uma torrefação anterior do concentrado de minerais sulfurados e que resultam técnica e economicamente mais vantajosos que os processos utilizados atualmente devido ao fato de que reduzem a zero o estado de oxidação positivo do metal de modo direto, empregando apenas um reator para a extração de metal, regenerando e reciclando os suprimentos metalúrgicos com processos complementários e com uma alta velocidade na cinética das reações químicas, sem gerar escórias nem gases contaminantes. a extração de metais é conseguida a um custo reduzido e de modo ambientalmente sustentável.

Description

CAMPO DA TÉCNICA
[001] O campo da técnica ao qual a aplicação da invenção desenvolvida corresponde é o da mineração e da metalurgia, devido ao fato de que permite a extração de metais ferrosos e não ferrosos a partir dos minerais sulfurados que contêm os mesmos, aplicando-se o processo de redução direta aperfeiçoado, isto é, sem emissões de anidrido sulfuroso e sem a produção das escórias geradas pelas usinas pirometalúrgicas convencionais, minimizando assim a contaminação ambiental. Além disso, mediante a regeneração e reciclagem do agente redutor ferro e do fundente carbonato de sódio propostos, são reduzidos substancialmente os custos operacionais do processo.
ESTADO DA TÉCNICA (OU FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO)
[002] Segundo Aranguren F. & Mallol A.(1), faz muito tempo que são conhecidos e aplicados vários processos metalúrgicos de redução na extração de metais, dentre os quais é destacada pela sua importância a redução de minerais de óxido de ferro (hematita e magnetita, principalmente) que permite, dependendo da técnica utilizada, a obtenção do ferro fundido ou do ferro-esponja, produtos metalúrgicos a partir dos quais é obtido o aço, necessitando-se nesses casos como agentes redutores o carvão ou coque metalúrgico e/ou o monóxido de carbono e/ou o gás hidrogênio e/ou o gás natural e, como fundentes alcalinos, o calcário ou a dolomita, sendo que ao mesmo tempo em que acontece o processo principal também acontecem no mesmo reator a redução de outros elementos tais como silício, titânio, manganês, cromo, vanádio, etc., sempre a partir de seus compostos oxidados. Como reações químicas fundamentais consideradas no processo de redução aplicado a minerais oxidados de ferro têm-se estabelecidas as seguintes:
Figure img0001
[003] De igual modo, como indicado por Aranguren & Mallol (2), o primeiro forno para processar minerais de ferro data de 1620, ano em que foi construído nos Estados Unidos da América do Norte. Depois, durante vários séculos e até antes da aparição das usinas integrais que incluíam tanto as de fabricação de ferro fundido quanto as de coque metalúrgico, na indústria siderúrgica era muito utilizado como combustível o gás de gasogênio, que cumpria uma função dupla, tanto de agente calórico quanto de agente redutor. O gás de gasogênio era produzido mediante a gasificação total de um combustível sólido como hulha, antracito, linhito ou mesmo o coque, podendo-se produzir a gasificação somente com ar, com ar e vapor de água ou também com oxigênio e vapor de água; sendo que as reações fundamentais que são produzidas em um reator de gasogênio são as seguintes:
Figure img0002
[004] Aperfeiçoando o processo de redução de minerais de ferro conhecido e utilizando como agente redutor o monóxido de carbono, em 1918 Wieber (3) propus que os gases resultantes da redução dos minerais de ferro, principalmente o dióxido de carbono mais os restos do monóxido de carbono utilizado como agente redutor, fossem conduzidos para outro reator onde deve acontecer a combustão do carvão, isso com a finalidade de gerar mais monóxido de carbono a partir do mesmo dióxido de carbono reciclado e do carvão, com o que a redução do consumo desse último era conseguida.
[005] Visto que no dito processo aperfeiçoado é importante que o gás hidrogênio participe como agente redutor em uma medida apreciável devido ao seu maior poder calorífico, a presença do gás hidrogênio na composição percentual dos gases redutores deve corresponder à faixa entre 20% e 35%, que pode ser conseguida se for utilizado de modo complementário gás natural, cuja reação com vapor de água a altas temperaturas é:
Figure img0003
resultando factível reduzir com gás hidrogênio os minerais de óxido de ferro mediante as reações fundamentais seguintes:
Figure img0004
[006] Por outro lado, as técnicas convencionais utilizadas atualmente para a extração de metais comuns não ferrosos (chumbo, cobre, zinco, antimônio, etc.) a partir de seus minerais sulfurados consistem na torrefação dos mesmos a fim de obter como produtos os compostos oxidados dos ditos metais para, em seguida, aplicar processos pirometalúrgicos com o objetivo de extrair chumbo, cobre, zinco, antimônio, etc.; ou alternativamente processos hidroeletrometalúrgicos, como no caso da extração do zinco, resultando fundamentais na extração pirometalúrgica de metais comuns não ferrosos as reações (4) seguintes:
Figure img0005
Figure img0006
[007] Dentre as características das usinas que foram implementadas com esses últimos processos está a geração de grandes emissões de anidrido sulfuroso, o que tem obrigado à instalação de usinas de fabricação de ácido sulfúrico dispendiosas para minimizar a contaminação ambiental, bem como também as grandes quantidades de escórias que produzem, as mesmas que são acumuladas perto das usinas metalúrgicas, contaminando o meio ambiente da zona de influência.
[008] Da mesma forma, é igualmente conhecido que o gás de hulha (subproduto dos fornos de coque siderúrgico) tem o gás sulfídrico como um dos seus componentes para ser depurado antes da sua utilização, tendo-se como alternativa para alcançar esse objetivo a passagem do gás sulfídrico por uma massa de óxido de ferro hidratado a fim de que aconteça a reação (5) seguinte:
Figure img0007
[009] de modo que quando a massa de óxido de ferro hidratado esteja saturada de enxofre, os compostos formados sejam arejados, conseguindo-se não apenas o enxofre elemental (S), mas também a regeneração do óxido de ferro hidratado devido à reação seguinte originada pela presença do oxigênio e da água:
Figure img0008
[0010] Em relação ao carbonato de sódio, é conhecido que, recentemente, em 1823, foi instalada na Inglaterra a primeira usina para fabricação do mesmo em escala industrial, aplicando-se o processo concebido por Nicolás Leblanc (6), mesmo que foi mantido vigente até 1885, aproximadamente, sendo que as principais reações químicas do dito processo são as seguintes:
Figure img0009
[0011] Em 1861, Ernest Solvay (7) concebeu o processo que leva seu nome e que conseguiu em curto prazo liderar a produção mundial de carbonato de sódio, havendo-se instalado na Bélgica em 1865 a primeira usina industrial que aplica esse processo. Depois, em 1874, foi instalada outra usina na Inglaterra e, em 1882, foi instalada nos Estados Unidos da América do Norte a de maior tamanho na sua época, a mesma que funciona até a atualidade. Posteriormente, em 1988, foi instalada na França a usina industrial para a fabricação de carbonato de sódio maior do mundo aplicando o processo Solvay, o qual tem como principais reações químicas as seguintes:
Figure img0010
[0012] No Peru, deSde 1955 (8) têm sido realizados estudos sobre a possibilidade de instalar-se uma usina de carbonato de sódio; entretanto, foi apenas em anos recentes, em 1978 (9), que foi projetada a instalação de uma usina de carbonato de sódio, que foi efetivada e colocada em funcionamento em 1988 (10), sendo conhecida essa tecnologia pelo nome de Processo Soda - Gás Carbônico, que é fundamentado na reação química seguinte:
Figure img0011
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
[0013] A inovação tecnológica desenvolvida permite extrair, além de ferro, metais tais como, porém sem limitação, chumbo, prata, zinco, cobre, molibdênio, antimônio, arsênio, com ou sem ferro associado, e com ouro que pudesse estar contido como inclusão em determinados casos, a partir dos minerais sulfurados que contêm os mesmos, aplicando-se para esse fim um processo de redução direta aperfeiçoado nos metais que se deseja extrair, o que é alcançado sem emissões de anidrido sulfuroso e sem a produção das escórias que as usinas pirometalúrgicas convencionais geram, minimizando a contaminação ambiental. Além disso, mediante a regeneração e reciclagem do agente redutor ferro e do fundente carbonato de sódio propostos, são reduzidos substancialmente os custos operacionais do processo.
[0014] Essa tecnologia também pode ser aplicada à remediação dos depósitos de refugos que contêm diversos sulfetos metálicos ferrosos e não ferrosos. Atualmente, a matriz minero-metalúrgica no mundo contempla que as usinas concentradoras apenas recuperem, mediante o processo de flotação seletiva, os sulfetos metálicos de valor comercial tais como galena argentífera: PbS com Ag, calcopirita: CuFeS2 com Au e esfalerita: ZnS, deixando nos refugos grandes quantidades de sulfetos de ferro tais como pirita, pirrotita e arsenopirita, os quais são deprimidos nas células de flotação junto com os minerais não metálicos extraídos da mina, como o quartzo (SiO2), principalmente, e outros silicatos, os mesmos que são acumulados nos depósitos de refugos em condições não adequadas na maioria dos casos, sendo esse um dos principais motivos pelos quais os ditos depósitos de refugos têm um grande potencial para gerar as águas ácidas e arsenicais contaminantes em temporadas de chuvas devido à alta presença de sulfetos de ferro e arsênio nos mesmos.
[0015] A remediação desses refugos de usinas concentradoras registradas como passivos ambientais mineiros apenas será factível em caso de ser aproveitada economicamente a maior parte das espécies mineralógicas existentes nos ditos refugos, tratando-se de recuperar principalmente as espécies mineralógicas metálicas descartadas como a pirita, a pirrotita e a arsenopirita, não apenas devido ao fato de que esses minerais que conformam as principais espécies contaminantes podem ter importantes valores de ouro e prata, mas também devido ao fato de que as mesmas podem constituir-se como matéria-prima para a obtenção de ferro metálico por meio da presente inovação tecnológica de baixo custo e de impacto ambiental mínimo, resultando o ferro em um produto metalúrgico de importante valor comercial a partir do qual pode ser obtido aço para as indústrias da construção e metal mecânica.
[0016] Complementarmente, também seriam recuperados os restos de outros sulfetos metálicos de valor comercial por meio de flotação seletiva, sempre que os mesmos estejam presentes nos depósitos de refugos, resultando importante considerar os mesmos não apenas devido ao fato de que ajudaria a incrementar a renda pela venda dos metais não ferrosos que seriam obtidos, que seriam extraídos a partir dos minerais sulfurados que contêm os mesmos mediante a inovação tecnológica desenvolvida, mas também devido ao fato de que a aplicação da presente invenção permitiria finalmente obter resíduos sólidos verdadeiramente limpos, os mesmos que poderão ser utilizados na indústria da construção, seja como agregados (areia fina) ou como matéria- prima para a fabricação de tijolos brancos.
[0017] No forno de fundição considerado nesse processo, são fundidos os concentrados de minerais sulfurados que contêm o metal ou os metais a serem extraídos, segundo seja o caso, para o qual é utilizado ferro como agente redutor e carbonato de sódio como fundente, resultando como produtos o metal ou os metais fundidos ou pulverulentos, dependendo das propriedades físicas dos mesmos, uma escória de composição controlada formada por óxido ferroso e sulfeto de sódio, e emissões gasosas de dióxido de carbono. Com a finalidade de ter um controle eficaz na composição da escória, que é indispensável para possibilitar a regeneração e a reciclagem do agente redutor e do fundente, são estabelecidas as reações gerais para os casos indicados abaixo, considerando as definições gerais seguintes: - Fe é um elemento reagente de estado de oxidação zero, que se adicionando ao reator principal age como agente redutor ou como facilitador do intercâmbio atômico entre o enxofre e o sódio, segundo seja o caso.
[0018] - Na2CO3 é um composto químico reagente denominado de carbonato de sódio, que é adicionado ao reator principal como fundente.
[0019] - Na2S é um dos componentes da escória de nome sulfeto de sódio obtido como produto da reação química geral e é altamente solúvel em água.
[0020] - FeOé o outro componente da escória denominado de óxido ferroso, obtido como produto da reação química geral e é insolúvel em água.
[0021] - CO2 é o efluente gasoso de nome dióxido de carbono, obtido como produto da reação química geral.
[0022] a. Para minerais sulfurados não ferrosos de apenas um metal:
Figure img0012
em que:
[0023] - M é o metal não ferroso a ser extraído tal, como, porém sem limitação, chumbo, prata, zinco, cobre, molibdênio, antimônio.
[0024] - MxSy é a fórmula química estabelecida para o mineral sulfurado do qual vai ser extraído o metal M.
[0025] - x e y indicam os números de átomos do metal M a serem extraídos e do enxofre, respectivamente, que existem em MxSy, de cujos valores dependem os coeficientes estequiométricos dos demais reagentes e dos produtos que são obtidos no processo.
[0026] b. Para minerais sulfurados ferrosos de apenas um metal:
Figure img0013
em que: - M é o metal não ferroso a ser extraído, tal como, porém sem limitação, cobre, arsênio, chumbo, zinco.
[0027] - MxFeySz é a fórmula química estabelecida para o mineral sulfurado ferroso do qual vai ser extraído o metal M.
[0028] - x, y, z indicam os números de átomos do metal M a serem extraídoSde átomos do metal M a serem extraídos, do ferro e do enxofre respectivamente, existentes em MxFeySz, de cujos valores dependem os coeficientes estequiométricos dos demais reagentes e dos produtos que são obtidos no processo.
[0029] c. Para minerais sulfurados de apenas um metal, ferrosos e/ou não ferrosos, com Ouro e/ou Prata:
Figure img0014
em que: - M é o metal não ferroso a ser extraído, tal como, porém sem limitação, cobre, arsênio, chumbo, zinco.
[0030] - MxFeySz é a fórmula química estabelecida para o mineral sulfurado ferroso e não ferroso (para y = 0) do qual vão ser extraídos o metal M e os metais preciosos que se apresentam associados.
[0031] - x, y, z indicam os números de átomos do metal M a serem extraídoSde átomos do metal M a serem extraídos, do ferro e do enxofre respectivamente, existentes em MxFeySz, de cujos valores dependem os coeficientes estequiométricos dos demais reagentes e dos produtos que são obtidos no processo.
[0032] - (Au,Ag)m representam as inclusões de Ouro (Au), Prata (Ag) e Eletro (Au/Ag) que, em um número “m”, se apresentam dentro da matriz do mineral MxFeySz.
[0033] - Pb representa o metal chumbo que na quantidade “n” é adicionado junto com os reagentes com a finalidade de ser o carreador final do Ouro e da Prata.
[0034] d. Para combinações de vários minerais sulfurados de apenas um metal, ferrosos e/ou não ferrosos:
Figure img0015
[0035] que expressado de outra forma é igual a:
Figure img0016
em que: - M1 e M2 são os metais não ferrosos a serem extraídos, tais como, porém sem limitação, cobre, arsênio.
[0036] - (M1)aFebSc e (M2)xFeySz são as fórmulas químicas estabelecidas para os minerais sulfurados, ferrosos e/ou não ferrosos (para y = 0), dos quais vão ser extraídos os metais não ferrosos Ml e M2.
[0037] - Os subscritos a, b, c bem como x, y, z indicam os números de átomos com os quais intervêm tanto os metais Ml e M2 quanto o ferro e o enxofre existentes em (Ml)aFebSc e (M2)xFeySz, respectivamente, de cujos valores dependem os valores dos coeficientes estequiométricos dos demais reagentes (agente redutor e fundente) e dos produtos que são obtidos no processo (metais fundidos, escória e efluente gasoso).
[0038] e. Para minerais sulfurados bimetálicos ferrosos e/ou não ferrosos:
Figure img0017
em que: - M1 e M2 são os metais não ferroso a serem extraídos, tais como, porém sem limitação, antimônio, zinco, cobre, prata, arsênio, cobalto.
[0039] - (M1)a(M2)bFeySz é a fórmula química estabelecida para o mineral sulfurado ferroso e/ou não ferroso (para y = 0) do qual vão ser extraídos os metais não ferrosos M1 e M2.
[0040] - Os subscritos a, b bem como y, z indicam os números de átomos com os quais intervêm tanto os metais M1 e M2 quanto o ferro e o enxofre, respectivamente, existentes em (M1)a(M2)bFeySz, de cujos valores dependem os coeficientes estequiométricos dos demais reagentes (agente redutor e fundente) e dos produtos que são obtidos no processo (metais fundidos, escória e efluente gasoso).
[0041] f. Para combinações de minerais sulfurados bimetálicos, ferrosos e não ferrosos:
Figure img0018
em que: - M1, M2, M3 e M4 são os metais não ferrosos a serem extraídos, tais como, porém sem limitação, antimônio, zinco, cobre, prata, arsênio, cobalto.
[0042] - (M1)a(M2)bFecSd e (M3)w(M4)xFeySz são as fórmulas químicas estabelecidas para minerais sulfurados ferrosos e não ferrosos dos quais vão ser extraídos os metais não ferrosos M1, M2, M3 e M4.
[0043] - os subscritos a, b, c, d bem como w, x, y, z indicam os números de átomos com os quais intervêm tanto os metais M1, M2, M3 e M4 como o Ferro e o Enxofre, respectivamente, existentes em (M1)a(M2)bFecSd e (M3)w(M4)xFeySz, de cujos valores dependem os coeficientes estequiométricos dos demais reagentes (agente redutor e fundente) e dos produtos que são obtidos no processo (metais fundidos, escória e efluente gasoso).
[0044] Convêm indicar que a formulação estequiométrica indicada acima tem validez mesmo quando se apresenta algum (ou todos) dos casos seguintes: • Quando as fórmulas químicas dos minerais sulfurados bimetálicos contêm um metal não ferroso em comum; ou seja, quando (M1, M2) é igual em parte a (M3, M4).
[0045] • Quando na combinação dos minerais sulfurados bimetálicos um dos minerais sulfurados é de tipo ferroso e o outro mineral sulfurado é de tipo não ferroso.
[0046] Nesse sentido, a presença simultânea de ambos os casos expressados acima apresentaria a formulação estequiométrica seguinte, em que M4=M2 e y=0:
Figure img0019
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[0047] Figura 1: Processo de Extração Metalúrgica - 1a Concentrados de Mineral Sulfurado Ferroso e Não Ferroso, com inclusões de Ouro nos casos em que se aplique. - 1b Agente redutor (Fe) - 1c Fundente (Na2CO3) - 1d Escória (FeO e Na2S) - 1e Metais Fundidos - 1f Gás Dióxido de Carbono para reciclagem CO2 - 1g Forno de Fundição
[0048] Figura 2: Dissolução e Filtragem dos Componentes da Escória - 2a Água (H2O) - 2b Escória (FeO e Na2S) - 2c Sinterização (FeO) - 2d Solução Filtrada (Na2S + H2O) - 2e Dissolução e Filtragem
[0049] Reciclagem Figura 3: Regeneração do Carbonato de Sódio para sua - 3a Gás sulfídrico ou Sulfeto de Hidrogênio (H2S) - 3b Solução Filtrada (Na2S + H2O) - 3c Gás Dióxido de Carbono (CO2) reciclado - 3d Solução Sobressaturada de Carbonato de Sódio (Na2CO3 + H2O) - 3e Carbonato de Sódio (Na2CO3) ou Fundente Regenerado - 3f Forno de Fundição de concentrados - 3g Água (H2O) - 3h Reator de Soluções (Na2S + H2O + Na2CO3): Soluções Filtrada e Sobressaturada
[0050] Figura 4: Eliminação do Gás Sulfídrico e obtenção do Enxofre Elemental - 4a Água (H2O) - 4b Ar (O2) - 4c Gás Sulfeto de Hidrogênio (H2S) - 4d Reator Sólido/Gás (Óxido de Ferro Hidratado Fe2(OH)6 e Sulfeto de Hidrogênio H2S)
[0051] - 4e Óxido de Ferro Hidratado regenerado (Fe2(OH)6) - 4f Enxofre Elemental (S) - 4g Sulfeto Férrico com Água (Fe2S3 + H2O) Figura 5: Sinterização - 5a Resíduos de Óxido Ferroso (FeO) - 5b Pelotas de Óxido Ferroso (FeO) - 5c Forno de Sinterização
[0052] Figura 6: Geração de Gases Redutores - 6a Gases Redutores (CO + H2) - 6b Oxigênio do ar e Vapor de Água (O2 e H2O) - 6c Carvão (C) ou Coque Metalúrgico (C dessulfurizado) ou Gás Natural (CH4) - 6d Gases reciclados (CO2 e CO) - 6e Forno de Combustão
[0053] Figura 7: Regeneração do Agente Redutor Ferro para sua Reciclagem - 7a Gases Redutores (CO + H2) - 7b Ferro metálico (Fe) - 7c Pelotas de Óxido Ferroso (FeO) - 7d Forno de Redução
[0054] Figura 8: Processo Integrado para Extrair Metais Ferrosos e Não Ferrosos e Ouro como Inclusão, Segundo se Aplique, Mediante a Fundição dos Concentrados de Minerais Sulfurados que Contêm os Mesmos, com Regeneração e Reciclagem dos Suprimentos Metalúrgicos - 8a Concentrados de minerais sulfurados metálicos, com inclusões de Ouro, segundo se aplique - 8b Agente redutor Ferro (Fe) Reciclado - 8c Fundente Carbonato de Sódio (Na2CO3) Reciclado - 8d Escórias Óxido Ferroso e Sulfeto de Sódio (FeO + Na2S) - 8e Metais Fundidos - 8f Gás Dióxido de Carbono (CO2) para reciclagem - 8g Forno de Fundição de Concentrados - 8h Água (H2O) - 8i Dissolução e Filtragem - 8j Resíduos de Óxido Ferroso (FeO) - 8k Reator de Soluções (Na2S + H2O) - 8l Água (H2O) - 8m Solução Preparada (Na2CO3 + H2O) - 8n Carbonato de Sódio (Na2CO3) Regenerado - 8n Gás Sulfídrico (H2S) - 8o Forno de Sinterização - 8p Pelotas de Óxido Ferroso (FeO) - 8q Ferro metálico ou Ferro-Esponja (Fe) - 8r Gases reciclados (CO2 e CO) - 8s Forno de Redução - 8t Forno de Combustão - 8u Carvão (C) ou Coque Metalúrgico (C dessulfurizado) ou Gás Natural (CH4) - 8v Ar e vapor de água (O2 e H2O) - 8w Gases Redutores (CO e H2) - 8x Reator Sólidos/Gás: Óxido de Ferro Hidratado (Fe2(OH)6) e Sulfeto de Hidrogênio (H2S) - 8y Sulfeto Férrico + Água (Fe2S3+ H2O) - 8z Enxofre elemental (S) - 8aa Óxido de ferro hidratado (Fe2(OH)6) - 8ab Água (H2O) - 8ac Ar (O2)
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS FIGURAS
[0055] A presente invenção compreende um novo processo tecnológico formado por sete etapas, as quais são esquematizadas em detalhes nos seguintes diagramas.
[0056] >FIGURA N°1: Mostra-se o diagrama do processo metalúrgico para a extração de metais, tais como, porém sem limitação, chumbo, prata, zinco, cobre, molibdênio, antimônio, arsênio, ferro, ouro incluído, segundo se aplique, mediante a fundição de concentrados de minerais sulfurados não ferrosos e/ou ferrosos que contêm os mesmos (1a). Esse processo é realizado em um forno de fundição (1g) ao qual são adicionados 3 reagentes: o Concentrado de Mineral Não Ferroso e/ou Ferroso, com ouro como inclusão, segundo se aplique (1a), o agente redutor Ferro ou Fe (1b) e o fundente Carbonato de Sódio ou Na2CO3 (1c) para depois obter-se como resultado do processo metalúrgico o metal ou os metais fundidos formados pelos elementos metálicos contidos nos concentrados de mineral não ferroso e/ou ferroso, incluído o ouro, segundo se aplique (1e), uma escória composta de Óxido Ferroso ou FeO e Sulfeto de Sódio ou Na2S (1d) e o efluente gasoso Dióxido de Carbono ou CO2 (1f) que será captado e encaminhado para reciclagem.
[0057] >FIGURA N° 2: Apresenta-se um diagrama do processo de dissolução de um componente da escória gerada no forno de fundição de concentrados de minerais não sulfurados e/ou sulfurados, citado na etapa anterior, em que a escória, formada por Óxido Ferroso ou FeO e o Sulfeto de Sódio ou Na2S (2b), mais água ou H2O (2a) são adicionados a um Reator de Dissolução com filtragem posterior (2e), obtendo-se dois produtos: uma solução filtrada de Sulfeto de Sódio ou Na2S e água ou H2O (2d) e um resíduo sólido de Óxido Ferroso ou FeO que, anterior aglomeração, será sinterizado (2c).
[0058] >FIGURA N° 3: Apresenta-se um diagrama do processo de regeneração do fundente carbonato de sódio, esse processo acontece em um Reator de Soluções (3h) em que é adicionada a solução filtrada de sulfeto de sódio (Na2S + H2O) (3b), uma solução sobressaturada de carbonato de sódio e água (Na2CO3 + H2O) (3d), insuflando-se a essa mistura o gás Dióxido de Carbono ou CO2 reciclado (3c), para obter depois 3 produtos: Gás sulfídrico ou H2S (3a) que será captado para o seu posterior processamento, Água ou H2O (3g) e Carbonato de Sódio (Na2CO3) regenerado (3e), o qual será reciclado no processo, em que a maior parte será utilizada no forno de fundição de concentrados (3f) e outra pequena parte na preparação da solução sobressaturada de carbonato de sódio com água (Na2CO3 + H2O) (3d).
[0059] >FIGURA N° 4: Mostra-se um diagrama do processo de eliminação do Gás Sulfídrico e a obtenção do Enxofre, para o qual é insuflado o Gás Sulfídrico ou H2S (4c) em um Reator Sólido/Gás (4d) que contém cristais de Óxido de Ferro hidratado ou Fe2(OH)6 (4e), reagindo-se ambos os compostos para produzir Sulfeto Férrico ou Fe2S3 com água ou H2O (4g), depois a esses produtos é adicionado ar, o qual contém Oxigênio ou O2 (4b), dando origem a uma reação que gera 3 produtos: Água ou H2O (4a), Enxofre elemental ou S (4f) e Óxido de Ferro hidratado ou Fe2(OH)6 (4e) que será reciclado no mesmo processo.
[0060] >FIGURA N° 5: Nesse diagrama é representado o processo de Sinterização dos resíduos sólidos de Óxido Ferroso ou FeO (5a), os quais foram obtidos em consequência da dissolução de um componente da escória e a sua filtragem posterior. Antes da sinterização, os ditos resíduos sólidos são aglomerados (5b) e por isso ficam prontos para serem submetidos a aquecimento com temperatura controlada em um Forno de Sinterização (5c), onde são compactados para que endureçam depois com o resfriamento que se segue, formando-se dessa forma as chamadas “pelotas”, as quais adquirem a resistência à compressão necessária para a regeneração do agente redutor Ferro.
[0061] >FIGURA N° 6: Esse diagrama representa o processo de Combustão do Carvão, do Coque Metalúrgico ou do Gás Natural para a geração dos gases redutores Monóxido de Carbono e Hidrogênio, que são obtidos dentro de um Forno de Combustão (6e) adicionando-se carvão ou coque metalúrgico ou gás natural (6c), ar e vapor de água (O2 e H2O) (6b) e os gases reciclados Dióxido de Carbono ou CO2 (residual do processo de redução do ferro) e Monóxido de Carbono ou CO (resto do gás redutor que não reagiu), vapor de água ou H2O e Gás Natural ou CH4 em caso de que esse último tenha sido utilizado (6d), para ter novamente como produto do Forno de Combustão os gases redutores Monóxido de Carbono (CO) e Hidrogênio (H2) (6a).
[0062] >FIGURA N° 7: O diagrama representa o processo de regeneração do agente redutor mediante a redução do Ferro contido no Óxido Ferroso, para o qual são utilizados os gases redutores Monóxido de Carbono e Hidrogênio. Nesse processo, as pelotas de Óxido Ferroso ou FeO (7c) são introduzidas no forno de Redução (7d) e depois são injetados os Gases Redutores Monóxido de Carbono ou CO e Hidrogênio ou H2 (7a), obtendo-se desse modo o Ferro metálico ou Fe (7b) quando é reduzido o estado de oxidação do Óxido Ferroso de +2 para zero, com o qual é conseguida a regeneração do agente redutor para a sua reciclagem no forno de fundição de concentrados de minerais sulfurados em que são extraídos os metais não ferrosos, sendo necessário que, junto com o efluente gasoso Dióxido de Carbono ou CO2 (7e), também saia do forno de Redução o resto do gás redutor Monóxido de Carbono ou CO que não reagiu no processo.
[0063] >FIGURA N° 8: Finalmente, mediante a integração sequencial de todas as figuras anteriores é estabelecido um novo Processo Metalúrgico para a extração de metais não ferrosos e ferrosos a partir dos minerais sulfurados que contêm os mesmos (8a), aperfeiçoando o estado da técnica, devido ao fato de que isso permite que a aplicação do processo pirometalúrgico de redução direta seja realizado com custos operacionais reduzidos e uma contaminação ambiental mínima em consequência da regeneração e reciclagem do agente redutor Ferro ou Fe (8b) e do fundente Carbonato de Sódio ou Na2CO3 (8c).
EXEMPLOS PREFERIDOS (OU MODALIDADE PREFERENCIAL DA INVENÇÃO)
[0064] Exemplos Preferidos da aplicabilidade real da Inovação Tecnológica descrita nos pontos acima: 1. Primeiro Exemplo Preferido: Extração de Cobre e Ouro, ou outros metais, tais como Cobalto, Arsênio e Ferro, segundo se aplique, mediante a Fundição de concentrados dos minerais sulfurados que contêm os mesmos, tais como Calcopirita, Calcosina, Bornita, Enargita, Carrolita e Tenantita.
[0065] A extração dos metais Cobre, Ouro como inclusão, e de outros metais a partir dos minerais sulfurados que contêm os mesmos (Calcoprita (CuFeS2), Calcosina: Cu2S, Bornita: Cu5FeS4, Enargita: Cu3AsS4, Carrolita: CuCO2S4 e Tenantita: Cu12As4S13) aos quais podem estar associados, é fundamentada na utilização de quantidades apropriadas tanto do agente redutor Ferro (Fe) quanto do fundente Carbonato de Sódio (Na2CO3), resultando como produtos da reação química que acontece entre os ditos reagentes o seguinte: Cobre (Cu) metálico fundido com Ouro se esse esteve como inclusão, uma escória constituída por Óxido Ferroso (FeO) e Sulfeto de Sódio (Na2S), e emissões gasosas de Dióxido de Carbono (CO2).
[0066] No caso da Calcopirita, parte-se da fórmula química que foi estabelecida para esse mineral sulfurado: CuFeS2, a partir do qual é extraído o Cobre (Cu) metálico, sendo que é necessário que a fundição dos concentrados do dito mineral sulfurado junto com Ferro (Fe) como agente redutor e com o Carbonato de Sódio (Na2CO3) como fundente se realize levando em consideração as quantidades estequiométricas apropriadas, não apenas para que aconteça a redução direta do Cobre (Cu), mas também para manter controlada a composição da escória que vai ser produzida, de modo que nos processos subsequentes seja possível a regeneração e reciclagem tanto do agente redutor Ferro (Fe) quanto do fundente Carbonato de Sódio (Na2CO3), o que implica que é preciso cuidar para que a escória do processo de redução direta do Cobre (Cu) não esteja formada por três ou mais compostos, mas apenas por dois, sendo necessário que um deles seja solúvel em água, ou seja, deve estar formada pelo composto insolúvel Óxido Ferroso (FeO) e pelo composto altamente solúvel Sulfeto de Sódio (Na2S), de modo que os produtos da reação química a acontecer no reator sejam o Cobre (Cu) metálico fundido de alta densidade, que contém Ouro caso tenha estado como inclusão, uma escória alcalina e fluida de baixa densidade e o efluente gasoso Dióxido de Carbono (CO2), isto é, segundo a reação seguinte:
Figure img0020
[0067] Sendo que é necessário que a quantidade de fundente que deve ser adicionada ao reator deve ser a apropriada para que na escória não seja formado Sulfeto Ferroso (FeS). De acordo com a termodinâmica química, a reação começa a acontecer a partir de 1.100 °C, devendo ser completada, preferencialmente, a 1.350 °C.
[0068] Devido aos mecanismos de reação envolvidos, no processo de redução direta do Cobre a partir dos minerais sulfurados que contêm o mesmo (Calcopirita, Calcosina, Bornita, Enargita, Carrolita e Tenantita), tem-se por um lado que o número de átomos-grama de Ferro (Fe), ou o seu equivalente em peso, que será necessário considerar como agente redutor reagente no dito processo, está em relação direta com o número de átomos de Enxofre (S) que contém o mineral sulfurado de cobre, devendo-se reduzir à quantidade resultante, caso se aplique, os átomos-grama de ferro, ou o seu equivalente em peso, que estejam contidos nos minerais sulfurados de Cobre como no caso da Calcopirita e da Bornita. Por outro lado, tem-se também que o número de moles de Carbonato de Sódio (Na2CO3), ou o seu equivalente em peso, que deve ser considerado como fundente reagente no dito processo, está igualmente relacionado de modo direto com a quantidade de átomos de Enxofre existentes na fórmula química da Calcopirita ou dos outros minerais sulfurados que contêm Cobre, tais como Calcosina, Bornita, Enargita, Carrolita e Tenantita, segundo as respectivas reações químicas que se seguem:
Figure img0021
2. Segundo Exemplo Preferido: Extração de Chumbo e Prata mediante a Fundição de concentrados de minerais sulfurados de Chumbo tal como a Galena e de Prata tal como a Acantita sozinhos ou associados:
[0069] Nesse processo, a extração do metal Chumbo a partir da Galena (PbS) ou do mineral sulfurado que contém o mesmo é fundamentada na utilização apropriada tanto do Ferro (Fe) como agente redutor quanto do Carbonato de Sódio (Na2CO3) como fundente, resultando como produtos da reação química que acontece entre os ditos reagentes o seguinte: Chumbo metálico fundido, uma escória formada por Óxido Ferroso (FeO) e Sulfeto de Sódio (Na2S), e emissões gasosas de Dióxido de Carbono (CO2). A fim de se ter um controle eficaz na formação da escória, isto é, devido à sua importância, parte-se da fórmula química que foi estabelecida para a Galena ou para o Sulfeto de Chumbo: PbS, mineral sulfurado a partir do qual vai ser extraído o Chumbo metálico, sendo que deve ser considerado que a aplicação do processo de redução direta aperfeiçoado implica a utilização do agente redutor e do fundente nas proporções estequiométricas apropriadas a fim de que, nos processos seguintes, a regeneração e reciclagem dos ditos suprimentos metalúrgicos sejam factíveis. Para esses fins, resulta indispensável que a escória, no final, esteja formada não por três ou mais compostos, mas apenas por dois, e um deles solúvel em Água. Nesse sentido, deve-se propiciar que a escória obtida do Forno de Fundição de extração de chumbo metálico esteja formada apenas pelo composto insolúvel Óxido Ferroso (FeO) e pelo composto solúvel em água Sulfeto de Sódio (Na2S), o que exige que a formação de Sulfeto Ferroso (FeS) na escória seja mantida sob controle, e isso pode ser alcançado caso a reação principal do dito processo de redução direta utilizando o Ferro (Fe) como agente redutor e o Carbonato de Sódio (Na2CO3) como fundente seja a seguinte:
Figure img0022
[0070] De acordo com a termodinâmica química, a reação anterior começa a acontecer a partir de 950 °C e deve ser completada, preferencialmente, a 1.400 °C.
[0071] De igual modo no processo de extração da Prata a partir dos minerais sulfurados que contêm a mesma, tais como, porém sem limitação, a Acantita ou Ag2S (Argentita a temperaturas superiores a 177 °C), igualmente se fundamenta na utilização apropriada tanto do Ferro (Fe) como agente redutor quanto do Carbonato de Sódio (Na2CO3) como fundente, resultando como produtos da reação química que acontece entre os ditos reagentes o seguinte: Prata metálica fundida, uma escória formada por Óxido Ferroso (FeO) e Sulfeto de Sódio (Na2S), e emissões gasosas de Dióxido de Carbono (CO2). No que se refere à escória, têm-se os mesmos critérios e fundamentos técnicos para a sua formação, para o que é necessário que a reação química que aconteça dentro do forno em que os concentrados de minerais sulfurados de prata são fundidos seja a seguinte:
Figure img0023
[0072] De acordo com a termodinâmica química, a reação anterior começa a acontecer a partir de 775 °C e deve ser completada, preferencialmente, a 1.425 °C.
[0073] Contudo, em geral, a Galena (PbS) tem associados diversos minerais sulfurados de Prata como a Acantita (Ag2S), de modo que no forno de fundição devam ser manipulados os reagentes, de modo tal que aconteça a reação química seguinte:
Figure img0024
[0074] Observe-se que a Acantita ou Ag2S proporciona mais um átomo de enxofre (!) nos reagentes, o que deve se refletir nas quantidades do agente redutor Ferro e do fundente Carbonato de !ódio que devem ser adicionadas. De acordo com a termodinâmica química, a reação anterior começa a acontecer a partir de 950 °C e deve ser completada, preferencialmente, a 1.150 °C, ainda que quando foi realizada a experiência tenha sido verificado que a reação acontece de modo completo a 950 °C.
[0075] Do anterior se conclui que, no processo de redução direta do Chumbo a partir do mineral sulfurado que contém o mesmo, por um lado se terá que o número de moles de Carbonato de !ódio (Na2CO3), ou o seu equivalente em peso, que deve ser considerado como fundente reagente no processo está em relação direta com os átomos de enxofre existentes na fórmula química da Galena ou do !ulfeto de Chumbo (Pb!), composto mineralógico que contém o metal chumbo a ser extraído. De igual modo, o número de átomos-grama de Ferro (Fe), ou o seu equivalente em peso, que será necessário considerar como agente redutor reagente no dito processo está diretamente relacionado ao número de moles-grama de Óxido Ferroso (FeO) que será obtido como produto e, uma vez que isso depende do número de moles-grama de Oxigênio (O2) que será liberado como tal na reação química, conclui-se que o necessário de átomos-grama de Ferro (Fe) dependerá do número de moles de Carbonato de !ódio (Na2CO3) considerados como fundente e, portanto, também do número de átomos de enxofre (!) que contém a Galena ou o !ulfeto de Chumbo (Pb!).
[0076] 3. Terceiro Exemplo Preferido: Extração de Zinco e Prata mediante a Fundição de concentrados de minerais sulfurados de Zinco, tal como a Esfalerita, e de Prata, tal como a Acantita, sozinhos ou associados: Nesse processo, a extração do metal Zinco a partir da Esfalerita (ZnS) ou do mineral sulfurado que contém o mesmo é realizada aplicando-se o processo de redução direta aperfeiçoado, fundamentando-se o mesmo na utilização apropriada tanto do Ferro (Fe) como agente redutor quanto do Carbonato de Sódio (Na2CO3) como fundente, resultando como produtos da reação química que acontece entre os ditos reagentes o seguinte: Zinco metálico gasoso (posteriormente liquidificado por condensação), uma escória fluida e leve formada por Óxido Ferroso (FeO) e Sulfeto de Sódio (Na2S), e emissões gasosas de Dióxido de Carbono (CO2). Devido à sua importância, também é necessário que durante o acontecimento do dito processo de redução direta seja feito um controle eficaz na formação da escória, para o qual, uma vez carregado o forno de fundição com os minerais concentrados de Esfalerita, procede-se à adição do Ferro (Fe) como agente redutor e do Carbonato de Sódio (Na2CO3) como fundente, sendo que é necessário que a utilização desses suprimentos metalúrgicos seja feita em proporções estequiométricas de modo que a partir dos produtos obtidos da reação química, posteriormente, seja possível a regeneração e reciclagem tanto do agente redutor quanto do fundente. Isso pode ser alcançado se se cuidar para que a escória esteja formada principalmente não por três ou mais compostos, mas apenas por dois, e um deles solúvel em água. Nesse sentido, deve-se propiciar que a escória obtida no forno de fundição de extração de Zinco metálico esteja formada apenas pelo composto insolúvel Óxido Ferroso (FeO) e pelo composto solúvel em água Sulfeto de Sódio (Na2S), o que implica que deve ser controlada a não formação de Sulfeto Ferroso (FeS) na escória, para o que é necessário que a reação química do dito processo seja a seguinte:
Figure img0025
[0077] De acordo com a termodinâmica química, a reação anterior começa a acontecer a partir de 1.000 °C e é completada, preferencialmente, a 1.850 °C.
[0078] Nesse sentido, se estão associados à Esfalerita (ZnS) minerais sulfurados de Prata tais como a Acantita (Ag2S), então, dentro do forno de fundição, a reação química que acontecerá é a seguinte:
Figure img0026
[0079] Observe-se que a Prata, ao apresentar-se associada aos sulfetos de zinco na forma de Acantita ou Ag2S, proporciona mais um átomo enxofre (S) nos reagentes, o que incidirá nas quantidades que são necessárias do agente redutor Ferro e do fundente Carbonato de Sódio. De acordo com a termodinâmica química, a reação anterior começa a acontecer a partir de 950 °C e deve ser completada, preferencialmente, a 1.150 °C.
[0080] Do anterior conclui-se que no processo de redução direta do Zinco a partir do mineral sulfurado que contém o mesmo, por um lado se terá que o número de moles de Carbonato de Sódio (Na2CO3), ou o seu equivalente em peso, que deve ser considerado como fundente reagente no processo, está em relação direta com os átomos de enxofre existentes na fórmula química da Esfalerita (ZnS), composto mineralógico que contém o metal zinco a ser extraído. De igual modo, o número de átomos-grama de Ferro (Fe), ou o seu equivalente em peso, que será necessário considerar como agente redutor reagente no dito processo está diretamente relacionado ao número de moles- grama de Óxido Ferroso (FeO) que será obtido como produto e, uma vez que isso depende do número de moles-grama de oxigênio (O2) que será liberado como tal na reação química, conclui-se que o necessário de átomos-grama de Ferro (Fe) dependerá do número de moles de Carbonato de Sódio (Na2CO3) considerados como fundente e, portanto, também do número de átomos de enxofre (S) que contém a Esfalerita (ZnS).
[0081] 4. Quarto Exemplo Preferido: Extração de Ouro, Prata e Ferro mediante a fundição de minerais concentrados de sulfetos de Ferro auríferos, tais como, porém sem limitação, Pirita, Pirrotita e Marcassita.
[0082] Nesse processo a extração dos metais Ouro (Au), Prata (Ag) e o mesmo Ferro (Fe) contido nos minerais sulfurados desse último metal, tais como Pirita (FeS2), Pirrotita (FeS), Marcassita (FeS2), é realizada, a princípio, aplicando a redução direta aperfeiçoada, utilizando-se de modo apropriado o fundente Carbonato de Sódio principalmente e, de modo complementário, o Ferro como facilitador do intercâmbio atômico, sendo que isso depende da espécie mineralógica tratada. No caso dos minerais monossulfurados de ferro (pirrotita), o dito metal Ferro contido nesses resulta suficiente para que aconteçam entre os reagentes as reações químicas que permitem a extração do Ouro e da Prata. No caso dos minerais bissulfurados de ferro, visto que têm o dobro de átomos de enxofre entre os reagentes, sempre vai ser necessário adicionar a quantidade de Ferro estequiometricamente necessária como reagente para que este atue eficientemente como facilitador do intercâmbio atômico na reação química. Contudo, para que aconteça uma extração eficaz dos ditos metais preciosos Ouro e Prata, é necessário introduzir dentro do forno de fundição não apenas os concentrados de minerais sulfurados de Ferro junto com o fundente Carbonato de Sódio e o Ferro adicional, caso seja necessário, mas também Chumbo metálico, a fim de que esse último junto com os metais preciosos Ouro e Prata formem um produto metálico fundido de alta densidade factível de ser coado e que, por sua vez, seja facilmente separável do outro produto denominado de escória, a mesma que terá baixa densidade e baixa viscosidade devido ao fato de que estará formada principalmente por Óxido Ferroso (FeO) e Sulfeto de Sódio (Na2S), resultando também como um terceiro produto as emissões gasosas de Dióxido de Carbono (CO2).
[0083] Da mesma forma, é importante especificar que o metal Chumbo, o mesmo que é adicionado ao forno de fundição junto com os reagentes, finalmente é obtido como um produto metálico fundido carreador dos metais Ouro e Prata também fundidos. Por outro lado, com a finalidade de ter um controle eficaz na formação da escória, é necessário que a fundição dos concentrados de sulfetos de Ferro, como no caso das Piritas auríferas, que é carregada no forno junto com o Ferro (Fe) adicional necessário e o indispensável Carbonato de Sódio (Na2CO3) como fundente, seja realizada considerando as quantidades estequiométricas apropriadas desses suprimentos metalúrgicos, não apenas para que sejam obtidas as máximas recuperações de Ouro e Prata, mas também para atender a necessidade de ter controlada a composição da escória a ser produzida, de modo que nos processos subsequentes seja possível a regeneração e reciclagem tanto do agente redutor Ferro (Fe) quanto do fundente Carbonato de Sódio (Na2CO3). Isso implica que é preciso cuidar para que a escória do processo de extração de Ouro (Au) esteja formada não por três compostos ou mais, mas apenas por dois, e um deles solúvel em água, de modo que os três produtos da reação química que acontece no forno de fundição sejam, em primeiro lugar, o dito produto metálico fundido de alta densidade formado por Ouro, Prata e Chumbo, em segundo lugar, uma escória fluida de baixa densidade formada por Óxido Ferroso e Sulfeto de Sódio (FeO e Na2S) e, finalmente, o efluente gasoso Dióxido de Carbono (CO2), segundo a reação seguinte:
Figure img0027
[0084] De acordo com a termodinâmica química e, considerando os custos energéticos que implica, a faixa de temperatura em que acontece preferencialmente a reação é entre 775 °C e 950 °C. A reação química anterior é ilustrativa, devido ao fato de que é conhecido que a espécie mineralógica que contém a Prata se apresenta em quantidades (Onças/Tonelada) comparativamente muito inferiores às quantidades percentuais com que se apresenta a Pirita.
[0085] Observe-se que a Prata se apresenta associada aos sulfetos de ferro na forma de Acantita Ag2S (Argentita acima de 177 °C) e, portanto, proporciona mais um átomo Enxofre (S) nos reagentes, o que incidirá nas quantidades que serão necessárias do agente redutor Ferro e do fundente Carbonato de Sódio. De igual modo, é necessário que a quantidade de fundente que deve ser adicionada ao reator seja a apropriada para que na escória não seja formado Sulfeto Ferroso (FeS).
[0086] Do anterior pode ser inferido que, no caso de que nenhum mineral sulfurado de Prata se apresente associado à Pirita (FeS2), e que esta seja distinguida por ser apenas aurífera, então no forno de fundição acontecerá a reação química seguinte:
Figure img0028
[0087] Em concordância com a termodinâmica química e, levando em consideração os custos energéticos, a faixa de temperatura em que acontece preferencialmente a reação é entre 750 °C e 950 °C, sendo que se deve especificar que o processo de extração de Ouro a partir da Pirita aurífera ou do Bissulfeto de Ferro (FeS2) é distinguido pelo fato de que, por um lado, o número de átomos-grama de ferro (Fe), ou o seu equivalente em peso, que será necessário considerar como agente redutor reagente no dito processo, está em relação direta com o número de átomos de enxofre (S) que contenha a Pirita ou o Bissulfeto de Ferro (FeS2), com a exceção de que deverão ser deduzidos nesse cômputo os átomos-gramas de ferro, ou o seu equivalente em peso, que estejam contidos na Pirita aurífera. E, por outro lado, o número de moles de Carbonato de Sódio (Na2CO3), ou o seu equivalente em peso, que deve ser considerado como fundente reagente no processo de extração de Ouro também está em relação direta com a quantidade de átomos de Enxofre existentes na fórmula química da Pirita ou do Bissulfeto de Ferro (FeS2).
[0088] Cabe especificar que, mediante processos metalúrgicos complementários, tais como a dissolução de parte da escória (do sulfeto de sódio ou Na2S solúvel), a filtragem dos resíduos sólidos (FeO), a aglomeração e a sinterização das pelotas de Óxido Ferroso (FeO) e a redução do Ferro a partir das pelotas de FeO utilizando gases redutores (Monóxido de Carbono e Hidrogênio), é obtido finalmente o ferro metálico.
[0089] 5. Quinto Exemplo Preferido: Extração de Antimônio e Prata mediante a Fundição de concentrados dos minerais Estibina, Estefanita e Tetraedrita.
[0090] Nesse processo, a extração do metal antimônio a partir do mineral sulfurado que contém o mesmo é realizada aplicando-se a redução direta aperfeiçoada com regeneração e reciclagem dos suprimentos metalúrgicos envolvidos, fundamentando-se o mesmo na utilização apropriada tanto do Ferro (Fe) como agente redutor quanto do Carbonato de Sódio (Na2CO3) como fundente, resultando como produtos da reação química que acontece entre os ditos reagentes o seguinte: Antimônio metálico, escória formada principalmente pelo composto insolúvel Óxido Ferroso (FeO) e pelo composto Sulfeto de Sódio (Na2S) solúvel em água e, emissões gasosas formadas principalmente por Dióxido de Carbono (CO2). A fim de ter um controle eficaz na formação da escória, parte-se do fato de terem-se no forno de fundição os minerais concentrados de Estibina ou Trissulfeto de Antimônio (Sb2S3), mineral sulfurado a partir do qual é extraído o Antimônio metálico. Em seguida é adicionado ao dito reator o agente redutor Ferro (Fe) e o fundente Carbonato de Sódio (Na2CO3) nas proporções estequiométricas que permitam que, nos processos subsequentes, as ditas regeneração e reciclagem dos mencionados suprimentos metalúrgicos sejam factíveis; para tais fins deve-se ter controlada a formação da escória, cuidando para que essa última esteja constituída não por três ou mais compostos, mas apenas por dois, e um deles solúvel em Água. Nesse sentido, deve-se propiciar que a escória obtida do Forno de Fundição de extração de Antimônio metálico esteja formada apenas por Óxido Ferroso (FeO) e Sulfeto de Sódio (Na2S), o que implica que a formação de Sulfeto Ferroso (FeS) na escória deve-se manter controlada, para o que é necessário que a reação do dito processo de redução direta utilizando o Ferro (Fe) como agente redutor e o Carbonato de Sódio (Na2CO3) como fundente seja a seguinte:
Figure img0029
[0091] Para esse caso, a termodinâmica química indica que a reação começa a acontecer a partir de 300 °C e deve ser completada, preferencialmente, a 625 °C.
[0092] Do anterior, conclui-se que, no processo de redução direta do antimônio a partir do mineral sulfurado que contém o mesmo, por um lado, o número de moles de Carbonato de Sódio (Na2CO3), ou o seu equivalente em peso, que deve ser considerado como fundente reagente no processo está em relação direta com os átomos de enxofre existentes na fórmula química da Estibina ou Trissulfeto de Antimônio (Sb2S3), composto mineralógico que contém o metal antimônio a ser extraído. De igual modo, o número de átomos-grama de ferro (Fe), ou o seu equivalente em peso, que será necessário considerar como agente redutor reagente no dito processo está diretamente relacionado ao número de moles-grama de Óxido Ferroso (FeO) que será obtido como produto e, uma vez que isso depende do número de moles-grama de oxigênio (O2) que será liberado como tal na reação química, conclui-se que o necessário de átomos-grama de Ferro (Fe) dependerá do número de moles de Carbonato de Sódio (Na2CO3) considerados como fundente e, portanto, também do número de átomos de enxofre (S) que contém o mineral concentrado de Estibina ou Trissulfeto de Antimônio (Sb2S3).
[0093] No que se refere à extração de Prata e Antimônio a partir da Estefanita (Ag5SbS4) é aplicado o que foi estabelecido para minerais sulfurados não ferrosos de dois metais poliatômicos:
Figure img0030
[0094] Em relação à extração de Antimônio e Prata a partir da Tetraedrita argentífera (Ag3SbS3 + x(Fe, Zn)6Sb2S9), considerando para esse caso que x = 1 e que a prata substituiu o cobre no sulfossal, é aplicado o que foi estabelecido para as combinações de minerais sulfurados Bimetálicos ferrosos e não ferrosos:
Figure img0031
6. Sexto Exemplo Preferido: Extração de molibdênio mediante a Fundição de concentrados do mineral Molibdenita.
[0095] Nesse processo, a extração do metal molibdênio a partir do mineral sulfurado que contém o mesmo (Molibdenita ou MoS2) é realizada mediante a aplicação do processo de redução direta aperfeiçoado, fundamentado-se na utilização apropriada tanto do Ferro (Fe) como agente redutor, bem como do Carbonato de Sódio (Na2CO3) como fundente, resultando como produtos da reação química que acontece entre os ditos reagentes o seguinte: Molibdênio metálico pulverulento devido ao seu alto ponto de fusão, uma escória fluida e leve formada por Óxido Ferroso (FeO) e Sulfeto de Sódio (Na2S), e emissões gasosas de Dióxido de Carbono (CO2). Devido à sua importância, também é necessário que durante o acontecimento do dito processo de redução direta aperfeiçoado seja feito um controle eficaz na formação da escória, para o qual, caso dentro do forno de fundição estejam os minerais concentrados de Molibdenita, se procede à adição do Ferro (Fe) como agente redutor e do Carbonato de Sódio (Na2CO3) como fundente, sendo que é necessário que a utilização desses suprimentos metalúrgicos seja feita em proporções estequiométricas tais que, a partir dos produtos obtidos da reação química, seja possível a regeneração e reciclagem posterior tanto do agente redutor como do fundente. Isso pode ser alcançado caso se cuide para que a escória esteja formada, principalmente, não por três ou mais compostos, mas apenas por dois, e um deles solúvel em água. Nesse sentido, deve-se propiciar que a escória obtida do Forno de Fundição de extração de Molibdênio metálico esteja formada apenas pelo composto insolúvel Óxido Ferroso (FeO) e pelo composto solúvel em água Sulfeto de Sódio (Na2S), o que implica que, ao mesmo tempo, a não formação de Sulfeto Ferroso (FeS) na escória deve se manter controlada, para o que é necessário que a reação química do dito processo principal seja a seguinte:
Figure img0032
[0096] Em conformidade com a termodinâmica química, considerando os custos energéticos envolvidos, a reação começa a acontecer a partir de 1.175 °C e deve ser completada, preferencialmente, a 1.375 °C.
[0097] Do anterior conclui-se que no processo de redução direta do molibdênio a partir do mineral sulfurado que contém o mesmo, por um lado, o número de moles de Carbonato de Sódio (Na2CO3), ou o seu equivalente em peso, que deve ser considerado como fundente reagente está em relação direta com os átomos de enxofre existentes na fórmula química da Molibdenita ou do Bissulfeto de Molibdênio (MoS2). De igual modo, o número de átomos- grama de Ferro (Fe), ou o seu equivalente em peso, que será necessário considerar como agente redutor reagente no dito processo está diretamente relacionado ao número de moles-grama de Óxido Ferroso (FeO) que será obtido como produto e, uma vez que isso depende do número de moles-grama de oxigênio (O2) que será liberado como tal na reação química, conclui-se que o necessário de átomos-grama de Ferro (Fe) dependerá do número de moles de Carbonato de Sódio (Na2CO3) considerados como fundente e, portanto, também do número de átomos de Enxofre (S) que contém o mineral concentrado Molibdenita ou Bissulfeto de Molibdenita (MoS2).
[0098] 7. Sétimo Exemplo Preferido: Extração de Arsênio com Ouro e/ou Arsênio com Prata mediante a Fundição de concentrados de Arsenopirita Aurífera e/ou de Proustita, respectivamente.
[0099] No processo de extração dos metais Arsênio (As) e Ouro (Au) contidos na Arsenopirita Aurífera (AsFeS com Au), existe a seguinte reação química:
Figure img0033
[00100] De acordo com a termodinâmica química, a reação acima começa a acontecer a partir de 825 °C, sendo que a reação deve ser completada, preferencialmente, a 1.325 °C, considerando custos energéticos razoáveis.
[00101] Quando a Arsenopirita Aurífera vem associada à Pirita (FeS2), a reação química anterior deve ser reformulada do seguinte modo:
Figure img0034
[00102] De acordo com a termodinâmica química e considerando os custos energéticos, a reação anterior começa a acontecer a partir de 770 °C, sendo que a reação deve ser completada, preferencialmente, a 900 °C.
[00103] Visto que em determinados casos à Arsenopirita Aurífera não está associada apenas a Pirita (FeS2) mas também a Calcopirita (CuFeS2), a reação química que corresponde propor é a seguinte:
Figure img0035
[00104] De acordo com a termodinâmica química, a reação anterior começa a acontecer a partir de 875 °C, sendo que a reação deve ser completada, preferencialmente, a 975 °C, considerando custos energéticos razoáveis, tendo sido verificado que em condições estequiométricas mais apropriadas e à temperatura de 1000 °C a extração da totalidade do Arsênio contido no dito concentrado de Arsenopiritas auríferas é conseguida.
[00105] No que se refere à recuperação do Ouro, é sabido que devido ao ponto de ebulição relativamente baixo do metal Arsênio é imprescindível que nas reações anteriores seja considerada a utilização do metal Chumbo como um reagente adicional para que esse último seja finalmente o carreador do Ouro nos produtos da reação, não somente pela afinidade que existe entre ambos metais, mas também devido ao fato de que, conjuntamente, o Chumbo com o Ouro chegam a formar o produto metálico fundido de alto peso específico que é separado facilmente da escória constituída por sulfeto de sódio e óxido ferroso com a finalidade de que seja realizada uma coação adequada.
[00106] De igual modo, em conformidade com os exemplos preferidos anteriores, com a finalidade de ter um controle eficaz na formação da escória, parte-se das fórmulas químicas que foram estabelecidas para a Arsenopirita (AsFeS), a Pirita (FeS2) e a Calcopirita (CuFeS2), sendo que é necessário que a fundição dos concentrados desses minerais sulfurados ferrosos junto com o agente redutor Ferro (Fe) e com o fundente Carbonato de Sódio (Na2CO3) deva ser realizada considerando-se as quantidades estequiométricas apropriadas desses últimos, não apenas para obter uma alta recuperação do Arsênio (As), do Ouro (Au) e do Cobre (Cu), segundo se aplique, mas também para atender a necessidade de que nos processos subsequentes seja possível a redução e reciclagem tanto do agente redutor Ferro (Fe) quanto do fundente Carbonato de Sódio (Na2CO3), o que implica que é preciso cuidar para que a escória do processo de extração de Arsênio (As) e de Ouro (Au) e/ou de Cobre (Cu) esteja formada não por três ou mais compostos, mas apenas por dois, por Óxido Ferroso (FeO) e por sulfeto de sódio (Na2S), esse último solúvel em água, evitando-se sempre o Sulfeto Ferroso (FeS) como componente da escória. Como terceiro produto das reações químicas anteriores estão os efluentes gasosos de Dióxido de Carbono nas quantidades estequiométricas correspondentes.
[00107] Para o processo de extração dos metais Arsênio (As) e Prata (Ag) contidos na Proustita (AgAsS3), é aplicada a reação química geral referencial estabelecida para os minerais sulfurados não ferrosos de dois metais poliatômicos e, nesse sentido, para o dito processo existe a reação química seguinte:
Figure img0036
sendo que, para todos os efeitos, prevalecem os critérios técnicos expostos anteriormente.
[00108] 8. Oitavo Exemplo Preferido: Extração de Ferro mediante a Fundição de concentrados de minerais sulfurados de Ferro tais como Pirrotita, Pirita e Marcassita.
[00109] Nesse processo de extração do metal Ferro (Fe) que contém minerais sulfurados, tais como, porém sem limitação, Pirrotita (FeS), Pirita e Marcassita (ambos FeS2), é utilizado de modo apropriado tanto o Ferro (Fe) como facilitador do intercâmbio atômico, caso o saldo estequiométrico da reação química o exija, bem como também o Carbonato de Sódio (Na2CO3) como fundente, a fim de que, como produto do processo, seja obtida uma escória factível de ser coada, a mesma que terá baixa densidade e baixa viscosidade devido ao fato de que estará formada por Óxido Ferroso (FeO) e Sulfeto de Sódio (Na2S), em que as respectivas emissões gasosas formadas por Dióxido de Carbono (CO2) resultam também como um segundo produto. De igual modo, com a finalidade de ter um controle eficaz na formação da escória, parte-se das fórmulas químicas que são estabelecidas para os minerais sulfurados de ferro como, por exemplo, Fe2S no caso das Piritas, em que é necessário que a fundição de uma mol-grama de Pirita com um átomo grama de Ferro (Fe) e uma mol-grama do fundente Carbonato de Sódio (Na2CO3) deva ser realizada considerando-se as quantidades estequiométricas apropriadas para que a composição da escória a ser produzida possa se manter sob controle, de modo que nos processos subsequentes seja possível a redução e a reciclagem tanto do fundente Carbonato de Sódio (Na2CO3) como do Ferro (Fe) que devem ser adicionados, caso o bissulfeto de ferro seja o reagente. Isso implica que é preciso cuidar para que a escória do processo de extração de Ferro (Fe) esteja formada, principalmente, não por três ou mais compostos, mas apenas por dois, um deles solúvel em Água (Sulfeto de Sódio) e, o outro não (Óxido Ferroso), evitando-se a formação do Sulfeto Ferroso (FeS) na escória, segundo a reação seguinte:
Figure img0037
[00110] De acordo com a termodinâmica química, a reação acima acontece a partir de 750 °C, completando-se, preferencialmente, a 950 °C, considerando custos energéticos razoáveis.
[00111] O controle sobre a composição da escória permite aproveitar a alta solubilidade do Sulfeto de Sódio (Na2S) na água (H2O) com a finalidade de ter como único resíduo sólido o composto Óxido Ferroso (FeO), sendo que é indispensável que no reator de soluções seja misturada a escória, obtida no forno de fundição de concentrados de sulfetos de ferro, com a quantidade de Água líquida necessária considerando-se a solubilidade do sulfeto de sódio (Na2S), de modo que aconteça a reação de dissociação eletroquímica seguinte:
Figure img0038
[00112] Em seguida, procede-se à filtração da solução resultante e são separados os resíduos sólidos formados unicamente por Óxido Ferroso (FeO). Depois é realizada a aglomeração e a posterior sinterização dos ditos resíduos sólidos no respectivo forno a uma temperatura controlada, a fim de que os produtos aglomerados de Óxido Ferroso (FeO), sinterizados e convertidos apropriadamente em “pelotas”, adquiram a propriedade mecânica de resistência à compressão necessária no interior do Forno de Redução do Ferro, aonde as “pelotas” de FeO serão finalmente encaminhadas. Para alcançar a redução do ferro contido nas “pelotas” de Óxido Ferroso, é necessário que no forno de Combustão, em que serão gerados os gases redutores (Monóxido de Carbono e hidrogênio), esteja disponível o combustível carvão, o coque metalúrgico ou o gás natural insuflando-se tanto o ar e/ou vapor de água necessários, segundo seja o caso, quanto os efluentes gasosos Dióxido de Carbono (CO2 residual) e o Monóxido de Carbono (CO resto) reciclados do Forno de Redução do Ferro, com o que, a uma temperatura entre 900 °C e 1000 °C, acontecem as reações químicas seguintes, segundo se aplique:
Figure img0039
[00113] As “pelotas” sinterizadas são introduzidas e acumuladas no Forno de Redução de Ferro para, em seguida, serem submetidas durante o tempo necessário ao fluxo apropriado dos gases redutores Monóxido de Carbono (CO) e Hidrogênio (H2) provenientes do forno de Combustão, com o que o estado de oxidação +2 do Ferro será reduzido a zero, fazendo com que seja possível dessa forma extrair o ferro metálico (Fe) mediante as reações químicas seguintes:
Figure img0040
[00114] Do anterior conclui-se que, em um processo de extração de Ferro a partir da Pirita e da Marcassita (ambos Bissulfeto de Ferro: FeS2), da Pirrotita (Sulfeto Férrico: FeS), ou de outros Sulfetos de Ferro, por um lado tem-se que o número de átomos-grama de ferro (Fe), ou o seu equivalente em peso, que será necessário considerar como reagente no dito processo, está em relação direta com o número de átomos de enxofre (S) que contenha a Pirita e/ou a Marcassita (FeS2), com a exceção de que deverão ser deduzidos nesse cômputo os átomos-gramas de Ferro, ou o seu equivalente em peso, que estejam contidos na Pirita e/ou na Marcassita a serem fundidas. E, por outro lado, o número de moles de Carbonato de Sódio (Na2CO3), ou o seu equivalente em peso, que deve ser considerado como fundente reagente no processo de extração de Ferro também está em relação direta com a quantidade de átomos de enxofre existentes na fórmula química da Pirita e/ou da Marcassita (Bissulfeto de Ferro: FeS2). Determina-se que, em caso de que se deseje fundir uma mol-grama da Pirotita (FeS), apenas será necessária uma mol-grama de carbonato de sódio como fundente. É necessário considerar as determinações anteriores para poder ter controle sobre a composição da escória, a mesma que deverá estar composta de Óxido Ferroso (FeO) e de Sulfeto de Sódio (Na2S). Como um produto adicional nesses casos serão obtidas as emissões gasosas de Dióxido de Carbono (CO2). Como foi falado anteriormente, um controle adequado sobre a composição da escória permite aproveitar a alta solubilidade do Sulfeto de Sódio na Água, o que, por sua vez, possibilita que, após a filtragem correspondente, seja obtido como único resíduo sólido o Óxido Ferroso (FeO), o mesmo que será aglomerado e sinterizado para obter “pelotas” de Óxido Ferroso a partir das quais é obtido o Ferro metálico que se propôs extrair a partir dos minerais sulfurados de ferro.
REFERÊNCIAS:
[00115] (1) Aranguren F. & Mallol A. (1963).Siderurgia, Madrid, Editora Dossat.
[00116] (2) Aranguren F. & Mallol A. (1963).
[00117] (3) Aranguren F. & Mallol A. (1963).
[00118] (4) Bray J. (1968). Metalurgia Extractiva de los Metales o Férreos, Madrid. Ediciones Interciencia.
[00119] (5) Aranguren F. & Mallol A. (1963).
[00120] (6) Zambrano C. (1988). Apoyo a la puesta en marcha de la Planta de Carbonato de Sodio en solución de Química del Pacífico S.A. Informe de Prácticas. Facultad de Química e Ingeniería Química de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos.
[00121] (7) Choppin G. & Jaffe B. (1970).
[00122] (8) Costa A. (1955). Breve estudio sobre la posibilidad de instalar una Planta de Carbonato de Sodio en el Perú. Tesis de Grado para optar el título de Ingeniero Químico por la Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Lima.
[00123] (9) Fung C. &Luján R. (1978). Proyecto para la Instalación de una Planta de Carbonato de Sodio en Química del Pacífico S.A. Informe de Prácticas en la Escuela Académico Profesional de Ingeniería Química. Facultad de Química e Ingeniería Química. Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Lima.
[00124] (10) Zambrano C. (1988).

Claims (11)

1. Procedimento para extração contínua de metais a partir dos minerais sulfurados que contêm os mesmos, com ou sem ferro associado, caracterizadopelo fato de reduzir de forma direta metal ou metais a serem extraídos, tais como chumbo, cobre, zinco, prata, molibdênio, manganês, antimônio, arsênico e outros mineralogicamente associados ao enxofre, até que o ferro seja regenerado e reciclado como agente redutor o carbonato de sódio como fundente a partir das escórias formadas por óxido ferroso, sulfeto de sódio, entre outros compostos químicos que os acompanham e pelos efluentes líquidos do sulfeto de sódio e do anidrido carbônico de emissão gasosa, os quais são derivados dos processos de extração de metais e dissolução parcial de escória, sendo que o dito procedimento apresenta as seguintes etapas: - fundir forno de fundição os concentrados de minerais sulfurados ferrosos, como calcopirita, arsenopirita, pirita e pirrotita, entre outros minerais ferrosos similares, e/ou não ferrosos, como galena, esfalerita, estibina e acantita, entre outros sulfetos não ferrosos similares, que contêm o metal a ser extraído, com ou sem ferro associado, que pode incluir ouro e prata, onde o agente redutor dos metais não ferrosos é ferro e o fundente é carbonato de sódio; - dissolver por dissolução seletiva com água o componente sulfeto de sódio na escória a fim de obter dois produtos intermediários, o óxido ferroso sólido e uma solução filtrada de sulfeto de sódio; - regenerar o carbonato de sódio onde solução filtrada de sulfeto de sódio é misturada, sob temperatura ambiente e pressão atmosférica, com uma solução sobressaturada de carbonato de sódio em um reator, insuflando-se à dita mistura o efluente gasoso dióxido de carbono, captado e reciclado da etapa de fusão; posteriormente aquecendo o produto até que esteja desidratado e se obtenha um carbonato de sódio regenerado e, como produtos intermediários, gás sulfídrico e água; - eliminar o gás sulfídrico e obter o enxofre elementar, mediante a captação e condução do efluente gasoso gás sulfídrico para um reator sob temperatura ambiente e pressão atmosférica onde ele é reagido com os cristais de óxido de ferro hidratado dispostos em leito fixo para a obtenção de sulfeto férrico mais água, e, quando o sulfeto férrico é encontrado no ponto de saturação, ele é aerado até que se obtenha enxofre elementar, água e óxido de ferro hidratado regenerado; - sinterizar o óxido ferroso, mediante a aglomeração com um ligante dos resíduos sólidos obtidos por filtração depois de ter dissolvido parcialmente a escória, posteriormente aquecendo o produto resultante sob pressão atmosférica e temperatura entre 1100 e 1300°C, obtendo-se pelotas de óxido ferroso resistentes à compressão; - gerar os gases redutores monóxido de carbono e hidrogênio no forno de combustão a uma temperatura entre 900 e 1000°C, onde combustíveis como carvão ou coque metalúrgico ou gás natural, para os quais são insuflados o ar e o vapor de água, junto com os gases reciclados dióxido de carbono residual e monóxido de carbono remanescente, os quais são captados do forno de redução em que é regenerado o agente redutor ferro; - regenerar o agente redutor ferro, ou seja, obter ferro metálico, onde o dito metal contido nas pastilhas de óxido ferroso foi reduzido a uma temperatura entre 750 e 950°C, o qual foi previamente disposto em um reator de leito fixo, no qual reage com os gases redutores de monóxido de carbono e hidrogênio gerado no forno de combustão.
2. Procedimento para obtenção de ferro metálico, caracterizado pelo fato de que compreende: - dissolver por dissolução seletiva com água o sulfeto de sódio, componente da escória que contém óxido ferroso e sulfeto de sódio; - filtrar o resíduo sólido óxido ferroso; - sinterizar o óxido ferroso mediante aglomeração para a formação de pelotas desse composto; - gerar gases redutores monóxido de carbono e/ou hidrogênio obtidos em um forno de combustão a partir do carvão ou do coque metalúrgico ou do gás natural, junto com oxigênio, vapor de água e/ou dióxido de carbono; opcionalmente, esse item em particular poderá ser dispensado, sempre que os gases redutores monóxido de carbono e/ou hidrogênio, em vez de serem gerados, sejam adquiridos; - reduzir o ferro contido nas pelotas de óxido ferroso utilizando-se como agentes redutores os gases monóxido de carbono e/ou hidrogênio.
3. Procedimento para obtenção de carbonato de sódio, eliminar gás sulfídrico e obter enxofre elementar, caracterizado pelo fato de que compreende: - dissolver por dissolução seletiva com água o sulfeto de sódio, contido na escória formada principalmente por óxido ferroso e sulfeto de sódio; - filtrar a solução resultante até obter os resíduos sólidos de óxido ferroso e uma solução filtrada de sulfeto de sódio; - misturar a solução filtrada de sulfeto de sódio com o gás dióxido de carbono e uma solução sobressaturada de carbonato de sódio; - aquecer os cristais de bicarbonato de sódio até sua conversão em cristais de carbonato de sódio; - extrair e conduzir o gás sulfeto de hidrogênio, gerado no processamento da solução filtrada de sulfeto de sódio, a fim de fazer o mesmo reagir em um reator sólido/gás com cristais de óxido de ferro hidratado até a obtenção no reator sólido/gás de cristais de sulfeto férrico e água; - arear os cristais de sulfeto férrico e de água a fim de regenerar o óxido de ferro hidratado para sua reciclagem e, ao mesmo tempo, produzir enxofre elementar e água;
4. Procedimento para extração contínua de metais de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que nos minerais sulfurados de ferro onde os referidos minerais podem arsenopirita, pirita, marcassita, pirrotita, calcopirita, argentita ou acantita, em que na etapa de fusão dos minerais concentrados de adiciona chumbo metálico, junto com os reagentes, ferro e carbonato de sódio.
5. Procedimento para obtenção de ferro metálico de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a obtenção de realiza a partir dos concentrados de minerais sulfurados de ferro que podem ser os monossulfetos pirrotita e arsenopirita, os bissulfetos marcassita e pirita, em que a etapa de fundir os minerais concentrados juntamente com o carbonato de sódio, e o ferro, inclui ferro adicional como reagente para que atue como facilitador do intercâmbio atômico na reação química.
6. Procedimento para extração contínua de metais de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é realizado controle da escória minerais sulfurados não ferrosos de apenas um metal, o que possibilita a regeneração e reciclagem do agente redutor e do fundente, mediante a determinação das quantidades necessárias de ferro como agente redutor e de carbonato de sódio como fundente, através da seguinte reação geral:
Figure img0041
em que: - M é o metal não ferroso a ser extraído, tal como, porém sem limitação, chumbo, prata, zinco, cobre, molibdênio, antimônio; - MxSy é a fórmula química estabelecida para o mineral sulfurado do qual vai ser extraído o metal M; - x e y indicam os números de átomos do metal M a ser extraído e do enxofre, respectivamente, que existem em MxSy, de cujos valores dependem os coeficientes estequiométricos dos demais reagentes e dos produtos que são obtidos no processo.
7. Procedimento para extração contínua de metais de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é realizado controle da escória para minerais sulfurados ferrosos de apenas um metal, o que possibilita a regeneração e reciclagem do agente redutor e do fundente, mediante a determinação das quantidades necessárias de ferro como agente redutor e de carbonato de sódio como fundente através da seguinte reação geral:
Figure img0042
em que: - M é o metal não ferroso a ser extraído tal como, porém sem limitação, cobre, arsênio, chumbo, zinco; - MxFeySz é a fórmula química estabelecida para o mineral sulfurado ferroso do qual vai ser extraído o metal M; - x, y, z indicam os números de átomos do metal M a ser extraído, do ferro e do enxofre, respectivamente, existentes em MxFeySz, de cujos valores dependem os coeficientes estequiométricos dos demais reagentes e dos produtos que são obtidos no processo.
8. Procedimento para extração contínua de metais de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é realizado controle da escória para minerais sulfurados ferrosos de apenas um metal, ferrosos e/ou não ferrosos, com outro e/ou prata, o que possibilita a regeneração e reciclagem do agente redutor e do fundente, mediante a determinação das quantidades necessárias de ferro como agente redutor e de carbonato de sódio como fundente através da seguinte reação geral:
Figure img0043
- em que: - M é o metal não ferroso a ser extraído, tal como, porém sem limitação, cobre, arsênio, chumbo, zinco; - MxFeySz é a fórmula química estabelecida para o mineral sulfurado ferroso e não ferroso (para y = 0) do qual vai ser extraído o metal M e os metais preciosos que se apresentam associados; - x, y, z indicam os números de átomos do metal M a ser extraído, do ferro e do enxofre, respectivamente, existentes em MxFeySz, de cujos valores dependem os coeficientes estequiométricos dos demais reagentes e dos produtos que são obtidos no processo; - (Au,Ag)m representam as inclusões de Ouro (Au), Prata (Ag) e Eletro (Au/Ag) que, em um número “m”, são apresentados dentro da matriz do mineral MxFeySz; - Pb representa o metal Chumbo que na quantidade “n” é adicionado junto com os reagentes com a finalidade de ser o carreador final do Ouro e da Prata.
9. Procedimento para extração contínua de metais de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é realizado controle da escória para combinações de vários minerais sulfurados ferrosos de apenas um metal ferrosos e/ou não ferrosos, o que possibilita a regeneração e reciclagem do agente redutor e do fundente, mediante a determinação das quantidades necessárias de ferro como agente redutor e de carbonato de sódio como fundente através da seguinte reação geral:
Figure img0044
que expressado de outra forma é igual a:
Figure img0045
em que: - M1 e M2 são os metais não ferrosos a serem extraídos, tais como, porém sem limitação, cobre, arsênio; - (M1)aFebSc e (M2)xFeySz são as fórmulas químicas estabelecidas para os minerais sulfurados, ferrosos e/ou não ferrosos (para y = 0), dos quais vão ser extraídos os metais não ferrosos M1 e M2; - os subscritos a, b, c bem como x, y, z indicam os números de átomos com os quais intervêm tanto os metais M1 e M2 quanto o Ferro e o Enxofre existentes em (M1)aFebSc e (M2)xFeySz, respectivamente, de cujos valores dependem os valores dos coeficientes estequiométricos dos demais reagentes (agente redutor e fundente) e dos produtos que são obtidos no processo (metais fundidos, escória e efluente gasoso).
10. Procedimento para extração contínua de metais de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é realizado controle da escória para minerais sulfurados bimetálicos ferrosos e/ou não ferrosos, o que possibilita a regeneração e reciclagem do agente redutor e do fundente, mediante a determinação das quantidades necessárias de ferro como agente redutor e de carbonato de sódio como fundente através da seguinte reação geral:
Figure img0046
em que: - M1 e M2 são os metais não ferrosos a serem extraídos, tais como, porém sem limitação, antimônio, zinco, cobre, prata, arsênio, cobalto; - (M1)a(M2)bFeySz é a fórmula química estabelecida para o mineral sulfurado ferroso e/ou não ferroso (para y = 0) do qual vão ser extraídos os metais não ferrosos M1 e M2; - os subscritos a, b bem como y, z indicam os números de átomos nos quais intervêm tanto os metais M1 e M2 quanto o Ferro e o Enxofre, respectivamente, existentes em (M1)a(M2)bFeySz, de cujos valores dependem os coeficientes estequiométricos dos demais reagentes (agente redutor e fundente) e dos produtos que são obtidos no processo (metais fundidos, escória e efluente gasoso).
11. Procedimento para extração contínua de metais de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é realizado controle da escória para combinações de minerais sulfurados bimetálicos, ferrosos e não ferrosos, o que possibilita a regeneração e reciclagem do agente redutor e do fundente, mediante a determinação das quantidades necessárias de ferro como agente redutor e de carbonato de sódio como fundente através da seguinte reação geral:
Figure img0047
em que: - M1, M2, M3 e M4 são os metais não ferrosos a serem extraídos, tais como, porém sem limitação, antimônio, zinco, cobre, prata, arsênio, cobalto; - (M1)a(M2)bFecSd e (M3)w(M4)xFeySz são as fórmulas químicas estabelecidas para minerais sulfurados ferrosos e não ferrosos dos quais vão ser extraídos os metais não ferrosos M1, M2, M3 e M4; - os subscritos a, b, c, d bem como w, x, y, z indicam os números de átomos com os quais intervêm tanto os metais M1, M2, M3 e M4 como o Ferro e o Enxofre, respectivamente, existentes em (M1)a(M2)bFecSd e (M3)w(M4)xFeySz, de cujos valores dependem os coeficientes estequiométricos dos demais reagentes (agente redutor e fundente) e dos produtos que são obtidos no processo (metais fundidos, escória e efluente gasoso); e em que as formulações estequiométricas podem ter validez mesmo quando se apresenta algum ou todos dos casos seguintes: - quando as fórmulas químicas dos minerais sulfurados bimetálicos contêm um metal não ferroso em comum; ou seja, quando (M1, M2) é igual em parte a (M3, M4). - quando na combinação dos minerais sulfurados bimetálicos, um dos minerais sulfurados é de tipo ferroso e o outro mineral sulfurado é de tipo não ferroso; em que, a presença simultânea de ambos os referidos casos apresentaria a seguinte formulação estequiométrica, em que M4=M2 e y=0:
Figure img0048
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