Técnicas de recuperação e separação de elementos terras raras empregando resinas de troca iônica

Tamara Monteiro; Sabrina Oliveira Passos; Ana Carolina Silva Machado Tameirão

doi:10.36704/25256041/reis.v6i8.6112

Autores

Tamara Monteiro Centro universitário de belo Horizonte - UniBH https://orcid.org/0000-0003-1410-6861
Sabrina Oliveira Passos Centro Universitário de Belo Horizonte - UniBH
Ana Carolina Silva Machado Tameirão Centro Universitário de Belo Horizonte - UniBH

DOI:

https://doi.org/10.36704/25256041/reis.v6i8.6112

Palavras-chave:

Extração de ETR, Extração em fase sólida, Tecnologia de extração

Resumo

Os Elementos Terras Raras (ETR) são de suma importância para tecnologia de ponto, porém sua oferta é bastante restrita. A obtenção desses elementos é financeiramente onerosa e causadora de muitos impactos ambientais. Uma alternativa versátil e eficiente de obtenção de ETR é a extração em fase sólida com resinas de troca iônica. Diante disso, este trabalho tem como objetivo, realizar um estudo bibliográfico sobre a recuperação e separação dos elementos terras raras de efluentes ácidos por meio da técnica de troca iônica utilizando resinas. O estudo foi realizado através de uma revisão de literatura no intervalo temporal de 2015 a 2020, utilizando as bases de dados Science Direct e Google Scholar. A partir da análise criteriosa do levantamento bibliográfico foram selecionadas 18 referências onde observou-se uma diversidade de agentes lixiviantes, eluentes e resinas, tornando-se assim, inviável chegar a um senso comum acerca das melhores condições a serem adotados para melhor cenário para extração e recuperação dos ETR, pois os parâmetros indicados são relativos à especificidade da matriz a ser tratada.

Biografia do Autor

Tamara Monteiro, Centro universitário de belo Horizonte - UniBH

Graduada em Engenharia Química pelo Centro Universitário de Belo Horizonte – UniBH, MG, Brasil.
E-mail: tamarac.monteiros@gmail.com.

Sabrina Oliveira Passos, Centro Universitário de Belo Horizonte - UniBH

Graduação em Engenharia Química pelo Centro Universitário de Belo Horizonte (UniBH) em dezembro/2020. Participou do projeto de Iniciação Científica na UFMG sobre Estudo da eluição de Elementos Terras Raras oriundos de um efluente ácido de mineração, adsorvidos em resinas.

Ana Carolina Silva Machado Tameirão, Centro Universitário de Belo Horizonte - UniBH

Graduada em Engenharia Química pelo Centro Universitário de Belo Horizonte – UniBH em Dezembro/2020.

Participou de grupos de pesquisa de Iniciação Científica do UniBH, nos quais obteve premiação com os trabalhos: Klebsiella pneumoniae tipo KPC isolada em hospitais gerais de Belo Horizonte, Minas Gerais: um estudo multicêntrico e Usando Ozires, Um Robô Humanóide, Para A Educação Contínua De Trabalhadores De Saúde: Um Estudo Piloto.

Referências

ABDOU, A. A.; ABDELFATTAH, N. A.; WEHEISH, H. L. Development of a procedure for spectrophotometric determination of Pr(III) from rare earth elements (REEs) concentrate. SN Applied Sciences, v. 1, n. 479, 2019. DOI: 10.1007/s42452-019-0494-4. Disponível em: <https://link.springer.com/article/10.1007/s42452-019-0494-4#citeas./> Acesso em: 10 nov. 2020.

ALBERTI, H. L. C. Estudo hidroquímico e isotópico das águas subterrâneas impactadas pela drenagem ácida da mina de urânio - Osamu Utsumi, planalto de Poços de Caldas (MG). 2017. Tese (Doutorado em Geologia e Recursos Naturais) - Instituto de Geociências, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2017. f. 198. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/330982>. Acesso em: 15 set. 2020.

AVDIBEGOVIĆ, D.; REGADÍO, M.; BINNEMAN K. Efficient separation of rare earths recovered by a supported ionic liquid from bauxite residue leachate. RSC Advances, v. 8, p. 11886-11893, 2018. DOI: 10.1039/c7ra13402a. Disponível em: <https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2018/ra/c7ra13402a#fn1>. Acesso em: 10 nov. 2020.

BRAGA, G. B. A Química das Terras Raras e suas Potencialidades. 2014. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Química) - Universidade Federal de São João del-Rei, São João del-Rei, 2014. Disponível em: <https://www.ufsj.edu.br/portal2-repositorio/File/coqui/TCC/Monografia-TCC_Guilherme_B_Braga-20142.pdf>. Acesso em: 18 set. 2020.

CALLURA, J. C. et al. Adsorption kinetics, thermodynamics, and isotherm studies for functionalized lanthanide-chelating resins. Journal of Colloid and Interface Science, v. 557, p. 465-477, 2019. DOI: 10.1016/j.jcis.2019.08.097. Disponível em: <http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021979719310057>. Acesso em: 10 nov. 2020.

CAMPANER, V. P.; LUIZ-SILVA, W. Processos físico-químicos em drenagem ácida de mina em mineração de carvão no sul do Brasil. Química Nova, São Paulo, v. 32, n. 1, p. 146-152, 2009. Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422009000100028&lng=en&nrm=iso>. Acesso em: 20 set. 2020.

CETEM (Centro de Tecnologia Mineral). Disposição incorreta de resíduos gerou drenagem ácida de minas (DAM) na mineração de urânio em MG. Poços de Caldas, Caldas, 2013. Disponível em: <http://verbetes.cetem.gov.br/verbetes/ExibeVerbete.aspx?verid=136>. Acesso em: 30 set. 2020.

CHOUR, Z. et al. Recovery of rare earth elements from Dicranopteris dichotoma by an enhanced ion exchange leaching process. Chemical Engineering and Processing - Process Intensification, v. 130, p. 208-213, 2018. DOI: 10.1016/j.cep.2018.06.007. Disponível em: <http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0255270117310280>. Acesso em: 30 set. 2020.

CUI, H. et al. A facile process for enhanced rare earth elements separation from dilute solutions using N, N-di(2-ethylhexyl)-diglycolamide grafted polymer resin. Separation and Purification Technology, v. 234, n.1160961, 2019. DOI: 10.1016/j.seppur.2019.116096. Disponível em: <https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1383586619323354#f0055>. Acesso em: 10 out. 2020.

FELIPE, E. C. B.; BATISTA, K.A.; LADEIRA, A. C. Q. Recovery of rare earth elements from acid mine drainage by ion exchange. Environmental Technology, Reino Unido, p. 1-32, 2020. DOI:10.1080/09593330.2020.1713219. Disponível em: <https://www.tandfonline.com/doi/figure/10.1080/09593330.2020.1713219?scroll=top&needAccess=true&>. Acesso em: 28 out. 2020.

GIESE, E.C. Tendências europeias para o uso dos recursos de Terras-Raras. Rio de Janeiro: CETEM/MCTIC, p. 28, 2017. Disponível em: <https://www.cetem.gov.br/series/serie-estudos-e-documentos/item/2360-tendencias-europeias-para-o-uso-dos-recursos-de-terras-raras>. Acesso em: 30 set. 2020.

İNAN, S. et al. Extraction and separation studies of rare earth elements using Cyanex 272 impregnated Amberlite XAD-7 resin. Hydrometallurgy, v. 181, p. 156-163, 2018. DOI: 10.1016/j.hydromet.2018.09.005. Disponível em: <https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304386X18303128>. Acesso em: 30 out. 2020.

KHAWASSEK, Y. M. et al. Adsorption of rare earth elements by strong acid cation exchange resin thermodynamics, characteristics and kinetics. SN Applied Sciences, v. 1, n. 51, 2019. DOI: 10.1007/s42452-018-0051-6. Disponível em: <https://link.springer.com/article/10.1007/s42452-018-0051-6#citeas>. Acesso em: 28 set. 2020.

KOŁODYŃSKA, D.; HUBICKI Z.; FILA D. Recovery of rare earth elements from acidic solutions using macroporous ion exchangers. Separation Science and Technology, Lublin, Polônia, v. 54, n.13, p. 2059-2076, 2019. DOI: 10.1080/01496395.2019.1604753. Disponível em: <https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/01496395.2019.1604753?journalCode=lsst20>. Acesso em: 12 nov. 2020.

KOŁODYŃSKA, D.; FILA D.; HUBICKI Z. Hide details Static and dynamic studies of lanthanum(III) ion adsorption/desorption from acidic solutions using chelating ion exchangers with different functionalities. Environmental Research, Lublin, Polônia v. 191, 2020. DOI: 10.1016/j.envres. 2020.110171. Disponível em: <https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0013935120310689#!>. Acesso em: 12 nov. 2020.

KUMARI, A. et al. Treatment of monazite processed effluent to recover rare earth metals (REMs). Journal of Industrial and Engineering Chemistry, v. 83, p. 421-429, 2020. DOI:10.1016/j.jiec.2019.12.015. Disponível em: <http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1226086X19306549>. Acesso em: 10 nov. 2020.

MILLER, D. D.; SIRIWARDANE R.; MCINTYRE D. Anion structural effects on interaction of rare earth element ions with Dowex 50W X8 cation exchange resin. Journal of Rare Earths, v. 36, ed. 8, p. 879-890, 2018. DOI: 10.1016/j.jre.2018.03.006. Disponível em: <http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1002072118303545>. Acesso em: 10 nov. 2020.

MONAZAM E. et al. Rate analysis of sorption of Ce3+, Sm3+, and Yb3+ ions from aqueous solution using Dowex 50W-X8 as a sorbent in a continuous flow reactor. Journal of Rare Earths, v. 36, ed. 6, p. 648-655, 2018.

DOI: 10.1016/j.jre.2017.10.010. Disponível em: <http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S100207211830070X>. Acesso em: 08 out. 2020.

MORAES, L. C.; SEER, H. J. Recursos Minerais de Minas Gerais. Terras Raras. Araxá: CEFET, 2018. Anual. Disponível em: <http://recursomineralmg.codemge.com.br/substancias-minerais/terras-raras/>. Acesso em: 29 out. 2020.

NAZARI, A. M.; MCNEICE, J.; GHAHREMAN, A. Selective heavy rare earth element extraction from dilute solutions using ultrasonically synthesized Cyanex 572 oil droplets and Cyanex 572-impregnated resin. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, v. 59, p. 388-402, 2018. DOI: 10.1016/j.jiec.2017.10.047.Disponível em: <http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1226086X17305877>.Acesso em: 20 nov. 2020.

NGUYEN, N. V. et al. Enhancing the adsorption of chromium(VI) from acidic chloride media using solvent impregnated resin (SIR). Chemical Engineering Journal, v. 219, p. 174-182, 2013. DOI: 10.1016/j.cej.2012.12.091. Disponível em: <https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894713000296>. Acesso em: 06 out. 2020.

NGUYEN, N. V. et al. Study of adsorption behavior of a new synthesized resin containing glycol amic acid group for separation of scandium from aqueous solutions. Hydrometallurgy, v. 165, p. 51-56, 2016. DOI: 10.1016/j.hydromet.2015.11.016. Disponível em: <https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304386X15301596>. Acesso em: 06 out. 2020.

PAGE, M. J.; SOLDENHOFF, K.; OGDEN, M. D. Comparative study of the application of chelating resins for rare earth recovery. Hydrometallurgy, Sheffield, Reino Unido, v. 169, p. 275-281, 2017. DOI: 10.1016/j.hydromet.2017.02.006. Disponível em: <http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304386X16304789>. Acesso em: 13 nov. 2020.

QUEIROZ, C. A. S.; SENEDA, J. A.; PEDREIRA FILHO, W. R. Preparation of High Purity Neodymium Oxide from Brazilian Monazite by Ion Exchange. Journal of Energy and Power Engineering, v. 9, p. 616-621, 2015. DOI: 10.17265/1934-8975/2015.07.003. Disponível em: <http://www.davidpublisher.org/index.php/Home/Article/index?id=14624.html>. Acesso em: 20 set. 2020.

SENADO FEDERAL, Revista de audiências públicas. Terras-Raras: Estratégia para o Futuro. Brasília: Senado Federal. ano 4, n. 17, 2013. Disponível em <https://www12.senado.leg.br/jornal/revista-em-discussao>. Acesso em: 14 set. 2020.

SOUZA FILHO, P. C.; SERRA, O. A. Terras raras no Brasil: histórico, produção e perspectivas. Química Nova, São Paulo, v. 37, n. 4, p. 753-760, 2014. Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422014000400029&lng=en&nrm=iso>. Acesso em: 17 set. 2020.

USGS (United States Geological Survey). Mineral Commodity Summaries 2020. [S. l.: s. n.], DOI: https://doi.org/10.3133/mcs2020. Disponível em: <https://www.usgs.gov/centers/nmic/mineral-commodity-summaries>. Acesso em: 15 set. 2020.

VIROLAINEN, S.; REPO, E.; SAINIO, T. Recovering rare earth elements from phosphogypsum using a resin-in-leach process: Selection of resin, leaching agent, and eluent. Hydrometallurgy, v. 189, n. 105125, 2019. DOI: 10.1016/j.hydromet.2019.105125. Disponível em: <http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304386X19303640>. Acesso em: 08 dez. 2020.