Recuperação de antimônio da solução formada na regeneração da resina de troca iônica empregada na produção de cobre

Abstract

O antimônio é um metal amplamente empregado na indústria como retardante de chamas, em baterias, polímeros e cerâmicos. No entanto, a disponibilidade do metal é limitada, uma vez que seus depósitos minerais exploráveis conhecidos ocorrem em apenas 15 países e suas reservas estão estimadas em apenas 2 milhões de toneladas. Para garantir o suprimento da demanda por antimônio, se faz necessário encontrar alternativas à mineração. Em vista disso, considerou-se o processo de eletrorrefino na produção de cobre como fonte secundária de antimônio. A regeneração da resina de troca iônica empregada no controle de impurezas do eletrólito de cobre gera um efluente líquido composto por aproximadamente 1 g/L de antimônio em ácido clorídrico 6 M. Dessa forma, este trabalho propôs encontrar condições e maximizar a eletro-obtenção de antimônio de uma solução sintética emulando esta condição. Para avaliar a possibilidade de eletro-obtenção de antimônio, inicialmente foram realizados estudos em Célula de Hull para determinar o intervalo de densidades de corrente necessário para a formação de um depósito. Verificou-se a formação de depósitos nas concentrações de 6 g/L e 16 g/L antimônio. O efeito da temperatura sobre a morfologia do depósito foi estudado, constatando-se que o aquecimento da solução à 55 °C produziu depósitos com aspecto homogêneo e aderente. Posteriormente, células com e sem membrana catiônica foram empregadas para avaliar a remoção e eficiências catódicas de diferentes densidades de corrente utilizando uma solução de 1 g/L de antimônio. Os resultados demonstraram que o uso da membrana é crucial para a recuperação do antimônio, mas o processo apresentou eficiências catódicas variando de 26,2% a 30,8%. Visando aumentar a eficiência da corrente, o efeito da agitação mecânica e o efeito do aumento da condutividade do eletrólito também foram investigados. Alterações na coesão entre o depósito e o cátodo foram observadas através da promoção do transporte de massa, juntamente com o aumento das eficiências da corrente.

Antimony is a metal widely used in the industry as a flame retardant, in batteries, plastics, and ceramics. However, the availability of the metal is limited, as its mineral deposits occur in only fifteen countries and its reserves are estimated at only 2 million tons. To ensure the supply of demand for antimony, it is necessary to find alternatives to mining. In view of this, the process of electro-refining in copper production was considered as a secondary source of antimony. Regeneration of the ion exchange resin used in controlling impurities in the copper electrolyte generates a liquid effluent composed of approximately 1 g/L of antimony in 6 M hydrochloric acid. Thus, this work proposed to find conditions and maximize the electro-obtention of antimony from a synthetic solution emulating this condition. To evaluate the possibility of electro-obtention of antimony, studies were initially conducted in a Hull cell to determine the range of current densities necessary for the formation of a deposit. Deposits were found to form at concentrations of 6 g/L and 16 g/L antimony. The effect of temperature on deposit morphology was studied, and it was found that heating the solution to 55 °C produced deposits with a homogeneous and adherent appearance. Subsequently, cells with and without cationic membranes were employed to evaluate the removal and cathodic efficiencies of different current densities starting from a solution of 1 g/L of antimony. The results showed that the use of the membrane is crucial for antimony recovery, but the process exhibited cathodic efficiencies ranging from 26.2% to 30.8%. In an effort to increase current efficiency, the effect of mechanical agitation and the effect of increasing electrolyte conductivity were also investigated. Changes in cohesion between the deposit and the cathode were observed through the promotion of mass transport along with increased current efficiencies.