Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Físico-Química
TÍTULO: AVALIAÇÃO ELETROQUÍMICA DO EFEITO DA OXIDAÇÃO NA INTERAÇÃO GALVÂNICA ENTRE CALCOPIRITA E GALENA.
AUTORES: Idelfonso, M.I.A. (UEZO) ; Junior, C.R.F.A. (UEZO)
RESUMO: A eletroquímica dos sulfetos minerais é objeto de muitas pesquisas devido as
suas propriedades semi-condutoras e da possibilidade de extração de metais a
eles associados O objetivo deste trabalho foi avaliar à luz da eletroquímica o
efeito da oxidação sobre a interação galvânica entre amostras de calcopirita
(CuFeS2) e galena (PbS). Nesse estudo a calcopirita não sofreu alteração na
presença da galena, porém esta teve seu comportamento alterado, assemelhando-se
ao daquela. Já na interligação das amostras previamente oxidadas os potenciais
de calcopirita e galena foram exatamente iguais durante todo o experimento.
Portanto, pode-se inferir que, na presença de oxidação das superfícies, a
interação galvânica faz com que a superfície da galena comporte-se como a da
calcopirita, assim como reduz os valores de potenciais de ambas.
PALAVRAS CHAVES: Calcopirita; Galena; Interação Galvânica
INTRODUÇÃO: Os sulfetos minerais são fontes primárias da maioria dos metais. Assim, as
reações de oxidação, adsorção e redução entre sulfetos minerais em soluções
aquosas tem papel importante no processamento mineral durante as operações de
flotação (processo de separação de misturas que consiste na introdução de bolhas
de ar a uma suspensão de partículas) e lixiviação (processo de extração de um
constituinte solúvel de um sólido pelo emprego de um solvente). Além das reações
supracitadas, ressalta-se ainda o fenômeno da interação galvânica (Ralston,
1991). A interação galvânica é um fenômeno ocorrido entre dois minerais causado
por seus diferentes potenciais de eletrodo, que levam a reatividades
eletroquímicas distintas. A química de superfície de sulfetos é muito complexa,
se comparada à dos metais e dos óxidos (Gonçalves, 2003). O conhecimento do
potencial de repouso é de fundamental importância para a avaliação de um
mineral. Com esse valor, é possível obter várias informações sobre um mineral
referentes a seu comportamento isolado ou associado a outros minerais. Em
qualquer processo industrial envolvendo minerais, ocorrem reações químicas, em
sua maioria de oxirredução, que exercem influência marcante nas etapas que
compõem tal processo. Quando os minerais estão em contato, formam uma célula
galvânica e ocorrem reações de oxirredução devido às diferenças entre seus
potenciais de repouso.
MATERIAL E MÉTODOS: A fim de se obter medidas de potencial de repouso desses sulfetos, foram
preparados eletrodos de minerais obtidos a partir de amostras naturais maciças
de calcopirita e galena. Cada amostra foi conectada a um fio de cobre com uma
cola condutora à base de prata e embutida numa resina epóxi não-condutora, com
um dos lados do mineral exposto à solução. Fora também utilizada uma célula de
formato retangular feita de acrílico, fechada com uma tampa do mesmo material. O
eletrólito foi uma solução de KCl 10-3mol.L-1. As medidas de potencial dos
minerais interligados eletricamente, em relação a um eletrodo de calomelano
saturado (ECS; E0=0,242V), foram tomadas com o auxílio de multímetros digitais,
durante um período total de 120 minutos em intervalos de 5 em 5 minutos. Além
dessas, também foram tomadas medidas de potenciais das amostras interligadas
eletricamente previamente oxidadas durante 10 minutos em solução de peróxido de
hidrogênio (H2O2) P.A. 10% v/v.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Conforme mostrado na Figura 1, interligando os eletrodos da calcopirita e da
galena, nota-se que o potencial da calcopirita aumentou fortemente nos 10
minutos iniciais. Ao mesmo tempo, o potencial da galena sofreu uma acentuada
diminuição. A partir daí, os valores dos potenciais de ambos os minerais
aumentaram, mantendo-se praticamente iguais até o final das medições. Com esses
resultados foi possível observar que a calcopirita sofreu oxidação formando
villamaninita (CuS2) conforme a reação abaixo proposta por Richardson (1995):
CuFeS2 + 3H2O ↔ CuS2 + Fe(OH)3 + 3H+ + 3e-
Cabe ressaltar ainda que a oxidação da calcopirita promove a conversão de íons
Fe2+ em Fe3+ e posterior precipitação deste na forma de hidróxido férrico sobre
a superfície mineral, não apresentando alteração significativa em seu
comportamento na presença de interligação elétrica com a galena. Porém, a galena
teve seu comportamento alterado, assemelhando-se ao comportamento da
calcopirita. Segundo Guy e Trahar (1985), isso se deve a influência de íons de
cobre derivados da calcopirita.
Já na Figura 2, os potenciais de calcopirita e galena foram exatamente iguais
durante todo o experimento. Portanto, pode-se inferir que, na presença prévia de
oxidação das superfícies, a interação galvânica faz com que a superfície da
galena comporte-se como a da calcopirita durante todo o experimento, assim como
reduz os valores de potenciais de ambas, a superfície da galena pode estar
saturada com enxofre devido à interação com átomos de oxigênio, de acordo com a
reação (Plante e Sutherland, 1948):
PbS + O(superfície) + H2O ↔ Pb2+(aq) + S(PbS) + 2OH-(aq)
Logo, pode-se inferir que a interação galvânica entre esses minerais faz com que
a superfície da galena comporte-se eletroquimicamente como a da calcopirita.
Interligação elétrica entre calcopirita e galena não oxidadas.
Variação do potencial de calcopirita e galena na
presença de interligação elétrica entre elas em
relação ao tempo.
Interligação elétrica entre calcopirita e galena previamente oxidadas.
Variação do potencial de calcopirita e galena
previamente oxidadas na presença de interligação
elétrica entre elas em relação ao tempo.
CONCLUSÕES: - O fenômeno da interação galvânica não provocou na calcopirita alteração em seu
comportamento eletroquímico.
- A galena, na presença de interligação elétrica sem prévia oxidação, comportou-se
de maneira semelhante à calcopirita, o que foi confirmado pelos valores de
potencial de repouso de ambos,a influência de íons de cobre derivados da
calcopirita pode ser a explicação para tal comportamento.
- O efeito da oxidação sobre a interação entre calcopirita e galena fez com que os
minerais se comportassem como se fossem um único mineral, o que foi comprovado por
seus potenciais de repouso.
AGRADECIMENTOS: À FAPERJ e à Pro-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação da UEZO.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: GONÇALVES, K.L.C. Efeito da oxidação superficial na flotação do minério de cobre e ouro do Salobo. Dissertação de Mestrado. Escola de Engenharia, Universidade Federal de Minas Gerais. , 136 p., 2003.
GUY,P.J.,TRAHAR,E.J. The effect of oxidation and mineral interaction on sulphide flotation. In: Developments in Mineral Processing, Flotation of Sulphide Minerals, Ed. K.E.S. Forssberg, Elesevier Science Publishers B. V.6 ,p.91-110,1985.
PLANTE, E.C., Sutherland, K.L., (1948) AIME Techn. Publ. 229p.
RALSTON, J. Eh and its consequences in sulphide mineral flotation. Minerals Engineering, v. 4, n. 7-11, pp. 859-878, 1991.
RICHARDSON, P.E. Surface chemistry of sulfide flotation. In.: Mineral Surfaces. Vaughan, D.J. ,& Pattrick, R.A.D. (editores), Chapman & Hall, Cambridge, p.261-302,1995.