Valorização de pilhas domésticas esgotadas: separação e recuperação de metais, por extracção com solventes

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Sanitária

Propõe-se um processo de extracção com solventes para a separação e recuperação de metais (Zn, Cd, Mn, Ni, Co, terras raras, Li) a partir de soluções sintéticas, semelhantes às obtidas após lixiviação do processamento hidrometalúrgico de pilhas e acumuladores (P&A) esgotados do tipo portátil. De acordo com a proporção, em peso, de cada tipo de P&A colocados no mercado nacional, foram avaliados dois cenários. Um correspondente à mistura de pilhas e outro considerando duas linhas de tratamento: pilhas à base de Zn-Mn (alcalinas, salinas e Li-primárias) e pilhas ricas em Ni-Co (Ni-Cd, Ni-MH e iões Li). A elevada percentagem de Zn e Mn, na primeira opção, dificulta a recuperação dos metais, nomeadamente do La, pelo que foi escolhido como base de trabalho o fluxo Ni-Co que permitiu obter melhores resultados. É proposto um diagrama de separação baseado em três circuitos (lantânio, cádmio e manganês, cobalto), utilizando os extractantes DEHPA e Cyanex 272. A partir de uma solução com 3.1 g/L La, 0.58 g/L Mn, 2.4 g/L Cd, 12 g/L Co, 13 g/L Ni, e 1.6 g/L Li, demonstra-se a possibilidade de separação do La, com elevada eficiência (94%) com o 1 mol dm-3 DEHPA a pH=2.0, no primeiro circuito. Após remoção deste metal da fase orgânica, o La é re-extraído com uma solução 1 mol dm-3 H2SO4, obtendo-se um re-extracto com mais de 40 g/L. No segundo circuito, os metais Mn e Cd podem ser extraídos em conjunto com o extractante DEHPA 0.5 mol dm-3, a pH=3, recuperando-se 99.8% de ambos os metais. Após a etapa de lavagem, com uma solução de Cd e Mn, os dois metais podem ser recuperados por re-extracção com uma solução 0.70 mol dm-3 H2SO4, resultando uma solução aquosa com 13.3 g/L Mn e 59 g/L Cd. O cobalto pode ser recuperado num terceiro circuito extractivo, com 1 mol dm-3 Cyanex 272 a pH=5.3 recuperando-se 99.9%. A fase orgânica carregada, após lavagem com uma solução aquosa de cobalto, é re-extraída com uma solução ácida, 2.2 mol dm-3 H2SO4, obtendo-se um re-extracto concentrado com 124 g/L Co.