Aplicación de la técnica de espectrometría de fluorescencia de rayos-X en el estudio de la dispersión de metales en áreas mineras

One critical factor for success in characterizing metals polluting mining environments so as to be able to eliminate them and subsequently recover these areas depends upon a speedy and correct response in the analysis of samples. Rapid, simultaneous, multi-element analysis can be undertaken using X-ray fluorescence spectrometry, a versatile, non-destructive analytical technique commonly employed to identify both major and minor elements in samples related to environmental studies. An additional advantage of this technique is the possibility of conducting the analysis directly on solid samples, which is extremely convenient when dealing with environmental samples that are difficult to dissolve, such as soils, sediments and mining wastes. Moreover, in recent years the development of spectrometers equipped with digital-signal processors combined with enlarged X-ray production, using better designs for excitation-detection, has contributed to an improvement in instrumental sensitivity, thus allowing us to detect important polluting elements such as Cd and Pb at trace levels. In this paper the authors describe, on the basis of their own experience, some interesting applications of XRF spectrometry for the analysis of several types of environmental samples related to the study of the dispersion of metals within mining environments: (A) analysis of mining wastes, soils and sediments; (B) analysis of samples of vegetation used as bioindicators or related to phytoremediation studies; and (C) analysis of water samples related to mining operations

Gold recovery from cyanideand chloride solution using activated carbon

Uusia keinoja kullan erottamiseksi malmista on etsitty viimeaikoina taloudellisista ja ympäristöllisistä syistä kautta maailman. Syanidointimenetelmä on hallinnut kullan talteenottoayli sata vuotta. Menetelmässä kulta liuotetaan laimeaan syanidiliuokseen, jostase otetaan talteen aktiivihiilen avulla. Syanidin käyttöä pyritään kuitenkin vähentämään sen myrkyllisyyden takia. Lisäksi nykyään louhitaan enenemässä määrin malmia, josta on hankala rikastaa kulta kustannustehokkaasti syanidia käyttäen. Kullan talteenottoa syanidi- ja kloridiliuoksesta on selvitetty kirjallisuuden avulla. Kullan kemiaan liuotuksen aikana on perehdytty ennen kullan talteenottoa aktiivihiilellä. Aktiivihiilen elinkaari kullan adsorbenttinaon käsitelty valmistuksesta hylkäämiseen mukaan lukien hiilen myrkyttyminen prosessissa ja regenerointi. Aktiivi-hiilen käyttäytyminen syanidi- ja kloridiliuoksessa on selvitetty erikseen. Kullan talteenottoa kuparipitoisista malmeista on käsitelty. Kullan talteenottoa kloridiliuoksesta aktiivihiiltä käyttäen on tutkittu kokeellisesti. Pääasialliset tutkimuskohteet ovat adsorption kinetiikka, kuparin vaikutus adsorptioon, aktiivihiilen vaikutus adsorptioonja adsorboituneiden metallien strippaus hiilestä selektiivisesti. Hapettavan stippauksen vaikutus kullan desorptioon hiilestä on tutkittu yksityiskohtaisesti. Kullan erotusmenetelmät kuparimalmista aktiivihiiltä käyttäen on selvitetty diplomityön tulosten pohjalta. Diplomityön keskeisten tulosten perusteella kulta ei välttämättä saostu aktiivihiilen pinnalle kloridiliuoksesta. Havainto varmistettiin ladattujen hiilipartikkelien pyyhkäisyelektronimikroskooppikuvista ja partikkeleille tehdyistä mikroanalyyseistä. Kullan pelkistyminen metalliseksi kullaksi aktiivihiilessä voitaneen välttää käyttämällä erittäin hapettavia olosuhteita. Aktiivihiili ilmeisesti hapettuu näissä olosuhteissa, mikä mahdollistaa kultakloridin adsorboitumisen hiileen.

Vesi-metanolitislauskolonnin ikääntyminen ja siihen vaikuttavat tekijät

Tässä työssä tutkittiin Fortum Oyj:n MTBE -yksikön vesi metanolitislauskolonnin käyttö- ja tarkastushistoriaa sekä yleisestä syöpymisestä aiheutunutta seinämän ohenemaa. Oheneminen oli kiihtynyt viimeisten käyttövuosien aikana. Kolonni poistettiin käytöstä vuonna 2002. Kirjallisuusosassa käsitellään MTBE -prosessia, metallien korroosiota eri olosuhteissa sekä korroosiotutkimusmenetelmiä. Eri korroosiotutkimusmenetelmistä käsitellään sähkökemiallinen kohina -menetelmää, vastuslankamittausta sekä upotuskokeita. Kokeellisessa osassa käsitellään tuloksia käyttö- ja tarkastushistoriaselvityksistä ja korroosiokokeista, jotka tehtiin kirjallisuusosassa esitettyjen menetelmien mukaisesti. Koekappaleet olivat hiiliterästä, joka oli vastaavaa materiaalia kuin metanolin tislauskolonni. Korroosiokokeiden tuloksista havaittiin, että hiiliteräs syöpyy nopeammin vesimetanoliliuoksessa, jossa on 60 - 80 metanolia. Syöpymisnopeus kasvoi liuoksen pH:n laskiessa ja oli suurinta kun pH oli alle 4,0.

Sulfaattimassan D/Q(EOP)D-valkaisimon optimointi

Työssä tutkittiin sulfaattisellutehtaan ECF-valkaisimon toimintaan vaikuttavia tekijöitä. Tavoitteena oli selvittää tekijöiden vaikutus massan laatuominaisuuksiin, valkaisimon kemikaalikustannuksiin ja klooridioksidin kulutukseen. Työn kirjallisuusosassa on tarkasteltu nykyaikaisen sulfaattisellutehtaan eri prosesseja. Erityistä huomiota on kiinnitetty sellun ECF-valkaisuun ja kyseisessä valkaisussa käytettäviin kemikaaleihin. Lisäksi on tarkasteltu TCF-valkaisua ja mahdollisuuksia sulkea sellutehtaan vesikiertoja. Kokeellisessa osassa selvitettiin Oy Metsä-Botnia Ab Joutsenon tehtaan kolmivaiheisen ECF-valkaisimon massan laatuominaisuuksiin, kustannuksiin ja klooridioksidin kulutukseen vaikuttavia tekijöitä. Tavoitteena oli vaikuttaa positiivisesti massan laatuominaisuuksiin valkaisun keinoin. Samalla pyrittiin minimoimaan valkaisusta aiheutuvia kemikaalikustannuksia ja vähentämään klooridioksidin kulutusta. Työssä käytettiin Taguchi-menetelmää. Tehdyn tutkimuksen myötä saatiin runsaasti tietoa mihin eri ominaisuuksiin tutkitut tekijät vaikuttivat. Metallien poistolla eli kelatoinnilla havaittiin olevan suuri merkitys hapettavan alkaliuuttovaiheen ja samalla koko valkaisimon toimintaan. Suurella kelatointiaineannoksella valkaisimon selektiivisyys ja tehokkuus paranivat. Muista tekijöistä happiannoksella havaittiin olevan vaikutusta vain massan paperiteknisiin ominaisuuksiin ja hiilihydraattien koostumukseen. Happiannoksen kasvattaminen paransi repäisyindeksiä ja vähensi massan jauhatustarvetta yli valkaisimon. Kyseisiin ominaisuuksiin vaikuttivat myös klooridioksidi ja sen toimintaolosuhteet. Kemikaalikustannuksiin vaikuttavista tekijöistä valkaisimon tulokapalla ja ensimmäisen klooridioksidivaiheen kemikaaliannoksella havaittiin olevan suuri merkitys. Samat tekijät vaikuttivat myös valkaisimon klooridioksidin kokonaiskulukseen.

TCF-valkaisimon laatuvaihtelun pienentäminen

Tämän diplomityön tavoitteena oli pienentää TCF-valkaisimon laatuvaihtelua ja vähentää kemikaaleista aiheutuvia kustannuksia. Työn kirjallisuusosassa tarkasteltiin valkaisuun vaikuttavia tekijöitä. Valkaisukemikaaleista olivat mukana TCF-valkaisussa käytettävät otsoni ja vetyperoksidi. Lisäksi selvitettiin metallien poistoa massasta sekä vesikierron sulkemisesta aiheutuvia ongelmia. Kokeellisessa osassa etsittiin Oy Metsä-Botnia Ab Rauman tehtaan valkaisuprosessin suurimmat laatuominaisuuksien vaihteluun vaikuttavat tekijät. Tavoitteena oli pienentää vaihtelua valmiin massan laatuominaisuuksissa sekä vähentää raaka-aineista ja kemikaaleista aiheutuvia kustannuksia laatuominaisuuksien tasoa laskematta. Tutkimuksessa käytettiin hyväksi Taguchi-menetelmää sekä monimuuttuja-analyysiä. Tutkimuksessa tehtiin kaksi Taguchi-koetta, joissa tutkittiin valkaisimon ensimmäistä otsonivaihetta sekä koko valkaisimoa. Otsonivaiheen merkittävimmiksi tekijöiksi osoittautuivat otsoniannos, otsonin väkevyys sekä pH. Kaikkia valkaisimon vaiheita tutkittaessa löydettiin merkittävimmiksi tekijöiksi ensimmäisen peroksidivaiheen lämpötila, vetyperoksidin jakaminen peroksidivaiheisiin, kelatointi sekä otsonivaiheen otsoniannos ja pH. Optimiajomallin avulla saatiin valkaisimon laatuvaihtelua pienennettyä. Kemikaalikustannuksiin vaikuttavista tekijöistä merkittävimmiksi osoittautuivat kelatoinnin vaikutus, vetyperoksidin annosteleminen molempiin vaiheisiin sekä ensimmäisen peroksidivaiheen lämpötila. Optimiajomallien avulla vetyperoksidikulutusta saatiin pienennettyä noin 24 %.

Häiriöaineiden vaikutus käytettäessä magnesiumhydroksidialkalia mekaanisen massan peroksidivalkaisussa

Nykypäivänä ympäristön suojelu ja erityisesti jätevesipäästöjen pienentäminen vaikuttavat yhä enemmän metsäteollisuuden toimintatapoihin. Lisäksi veden käytön vähentyessä ja prosesseja suljettaessa silikaatteihin väistämättä liittyvät saostumat ovat kasvava ongelma. Magnesiumhydroksidin on havaittu olevan potentiaalinen natriumhydroksidin korvaava alkali mekaanisen massan peroksidivalkaisussa. Lisäksi magnesiumhydroksidilla voidaan saavuttaa lähes yhtä korkea vaaleus, jopa ilman silikaattia, kuin natriumhydroksidilla natriumsilikaatin kanssa. Magnesiumhydroksidin orgaanista ainesta liuottava vaikutus on myös noin puolet verrattuna natriumhydroksidiin. Työssä selvitettiin, miten häiriöaineet vaikuttavat mekaanisen massan peroksidivalkaisuun käytettäessä magnesiumhydroksidialkalia. Laboratoriokokeiden tulokset osoittivat, että magnesiumhydroksidi kesti paremmin valkaisussa käytettyjä häiriöaineita. Pienillä metallilisäyksillä ei ole vaikutusta massan vaaleuteen käytettäessä magnesiumhydroksidia. Korvattaessa laimennusvettä viirapuristimen suodoksella peroksidi kului lähes loppuun käytettäessä natriumhydroksidia, mikä näkyi myös vaaleuden heikkenemisenä. Valkaisukokeiden perusteella magnesiumhydroksidialkalilla jäädään jopa kolme prosenttiyksikköä natriumhydroksidin kanssa saadusta vaaleudesta, peroksidiannoksen olleessa kolme prosenttia. Mutta käytettäessä magnesiumhydroksidialkalia liuenneen orgaanisen hiilen kokonaismäärä (TOC) sekä biologinen (BOD7) että kemiallinen (CODcr) hapenkulutus pienenivät lähes puolella.

Recuperação de metais de catalisadores usados de hidrotratamento (NiMo E CoMo/AL2O3)

This work presents a detailed study of the leaching behavior of deactivated hydrotreating catalysts (CoMo, NiMo/Al2O3) in presence of oxalate and NH4+ ions in various media. The yield of metals recovery may be optimized by adjusting several experimental parameters (time, temperature, etc). Leaching is limited by physical factors (diffusional effects caused by coke) and by the existence of silicate/spinel-like species which are poorly soluble in leaching solutions. Coke may be eliminated by an oxidation step at temperatures between 300-400ºC. Above 400ºC, solubilization of Ni and Co is drastically reduced. 50-90% wt of sulphate species and 15-30% wt of phosphate ions are solubilized during leaching. Silicon (as SiO2) is not solubilized. The best Ni-Co-Mo recoveries are in the 70-90% wt range; Fe recovery may be quantitative, whereas Al leaching may be lower than 5% wt.

Ultramicroeletrodos. Parte II: construção e aplicações

This work describes the techniques of construction and several applications of ultramicroelectrodes in electrochemistry and electroanalytical chemistry. Disc shaped UME are produced by embedding metal wires on insulating materials such as glass or epoxy resin. In the field of electrochemistry, UME have been applied in studies of the hydrogen evolution reaction and the electrocrystallization of metals. The negligible values of sensibility for ohmic drop and the enhanced mass transport rate by spherical diffusion are the main advantages of UME in these applications. New important conclusions regarding the phenomena under study were drawn from the experimental results. The applications in electroanalytical chemistry involved the determination of contaminants such as heavy metals and nitrites in natural waters and food products. The use of UME requires little sample manipulation and, in general, no need for oxygen removal or the addition of supporting electrolytes.

Avaliação quimiométrica da distribuição de metais pesados em composto de lixo urbano domiciliar

The main obstacle to the use of compost from urban waste in agriculture is the presence of heavy metals. Once in the soil, their effect is accumulative and they may contaminate crops and water. The present study reports the evaluation of the chemical distributions of Cu, Pb, Mn and Zn in three different sized fractions (unsieved, < 1,18mm and > 1,18mm) of compost, by means of a sequencial extraction procedure and a chemometric analysis of the total content of all metals in each fraction. The pattern recognition methods showed significant differences in total heavy metal contents for the different fractions. The finest one was the most contaminated. Meanwhile, this fraction presented lower amounts of metals in avaliable forms. This behavior can be attributed to the presence of metal particles in their elemental states in this fraction.

Fibras de carbono: aplicações em eletroanalítica como material eletródico

The use of carbon fibers to develop new sensors and biosensors has received great attention due to its characteristics and electrochemical properties. A brief presentation about history, properties, characteristics, composition and structure of the carbon fibers are shown in this paper. Several applications of the carbon fibers in electroanalytical chemistry for determination of metals and organic molecules in environmental and clinical samples are also described.

Adsorção de íons Cu2+ em latossolo vermelho-amarelo húmico

In environmental studies it is necessary to know the adsorption behavior of metals by soils, since the unfavorable effects of heavy metals and even the micronutrients at high concentrations in the environment are related to these adsorbents' ability to immobilize them. A sample of a humic yellow red oxisol from Araponga region in the State of Minas Gerais, Brazil, was used to verify the adsorption behavior of Cu2+ ions in this substrate. The mathematical model described by Langmuir's adsorption equation in its linearized form was applied and the values of the maximum capacity b and those of the constant related to the bonding energy a were obtained. Aliquots of copper nitrate solutions containing several concentrations of this metal were added to soil samples, the pH being predetermined for developing the adsorption experiments. The chemical and physical characterization of soil sample were performed by determining the organic carbon, nitrogen and phosphorus concentrations, cation exchange capacity (CEC), pH, concentration of metals (Al, Fe, K, Mg, Ca, Zn, Cu, Ni, Cr, Co, Pb, and Cd), granulometric analysis and X-ray diffraction. Langmuir isotherms presented two distinct adsorption regions at both pH 4 and pH 5, showing that the adsorptive phenomenon occurs in two distinct stages. The adsorption sites for the lower part presented greater bonding energy and low adsorption capacity compared with the adsorption sites of the part of the curve corresponding to higher Cu concentrations in the equilibrating solution.

Uma visão das tendências e perspectivas em eletrocromismo: a busca de novos materiais e desenhos mais simples

Some aspects of electrochromism phenomena are presented in this review paper. A deep literature revision about the subject dealing with materials and device configurations developed in the last years, is presented. Great efforts of the scientific community have been done in this field. On the other hand, new electrochomic devices based on reversible deposition of metals are specially emphasized here. These devices present many advantages such as simple operation and construction and they have also shown high cycling rates. These factors make them suitable for application in display industry. In this way, many concepts used in the developement of electrodeposition baths are very useful for the improvement of these new devices; specially, all knowledge about the use of additives for modifying films microstructure and morfology.

Pré-concentração de chumbo e cádmio em um sistema de micro extração líquido-líquido e determinação por espectrometria de absorção atômica com chama

A method for determination of lead and cadmium in aqueous samples using solvent microextraction and dithizone as complexing agent with FAAS was developed. Solvent microextraction parameters were optimized. The effect of foreign ions on the extraction yields was studied. The extraction was carried out until the aqueous to organic phase ratio achieved a 250 fold preconcentration of metals. For preconcentration times of 4 min the 3sigma detection limits, relative standard deviations (n=7) and linear calibration ranges were 1.6 mug L-1, 5.8% and 10.0 -- 80.0 mug L-1 for lead and 11.1 ng L-1, 5.9% and 0.3 -- 3.0 mug L-1 for cadmium, respectively. The solvent microextraction procedure presented here was applied to the determination of lead and cadmium in natural waters.

Estudo da biodisponibilidade de metais nos sedimentos da Lagoa da Pampulha

The presence of metals in the sediments of Pampulha Lake was investigated in order to determine the bioavailability of metals in these sediments for the cultivation of vegetables such as lettuce. The chemical analyses of metals and As were accomplished by the k0 neutron activation technique. The plans for recovering this lake foresee the removal of the deposited sediments and transport of the discarded material to a specific area after the dam. The present study suggests that this strategy of discarding sediments doesn't imply any risk for the local population, in relation to the bioavailability of metals in these sediments.

Eletrodos de pasta de carbono modificados com ácidos húmicos: estudo e determinação de metais em meio aquoso

Since 1992, the carbon paste electrodes modified with humic acids have been used for studying the behavior of metals in aqueous solutions. Many parameters influence the performance of the electrodes, such as the humic acid ratio, the nature of the humic acid, the accumulation time, the pH, the scan rate, and the preparation of the electrodes itself. There are various methos of preparing the electrodes. The goal of this paper is to review some of them. The advantages of using electrodes modified with humic acids as electrochemical sensors for evaluating metals in aqueous solution are stressed.