Extraction of rare earth elements from end-of-life LED lamps using acid leaching
Nome: YASMIM SAGRILLO PIMASSONI
Data de publicação: 13/12/2023
Banca:
Nome |
Papel |
|---|---|
| EDUMAR RAMOS CABRAL COELHO | Examinador Interno |
| LUCIANA HARUE YAMANE | Coorientador |
| RAFAEL PIUMATTI DE OLIVEIRA | Examinador Externo |
| RENATO RIBEIRO SIMAN | Presidente |
Resumo: A recuperação de elementos de terras raras (ETR) é uma preocupação crescente
devido à sua importância em várias indústrias e a incerteza na oferta desses metais.
Os resíduos de equipamentos elétricos e eletrônicos (REEE) representam uma fonte
secundária potencialmente valiosa para a recuperação de ETR, porém, a falta de rotas
consolidadas e a limitação dos estudos a alguns dos 17 ETR têm sido desafios
evidentes. Afim de identificar lacunas no âmbito da recuperação de ETR a partir de
REEE, uma revisão sistemática foi realizada descrevendo as condições e
procedimentos aplicados a lâmpadas fluorescentes, fósforos de tubos de raios
catódicos, ímãs de neodímio, baterias de níquel-metal hidreto, placas de circuito
impresso, resíduos de LED e outras fontes secundárias. Os processos
hidrometalúrgicos, com ácido sulfúrico como agente de lixiviação principal, foram
amplamente utilizados. No entanto, há lacunas notáveis, como a falta de estudos
sobre a recuperação sequencial de metais como cobre, ferro, prata, ouro e ETR, bem
como a ausência de pesquisas abordando a recuperação de uma mistura de
diferentes resíduos. Ainda, o uso de lâmpadas de LED como potencial fonte
secundária de elementos de terras raras permanece relativamente pouco estudado
na literatura, uma vez que não existem grandes quantidades de estudos que
investiguem a recuperação de ETR, como cério e ítrio, a partir desse tipo de resíduo.
A fim de explorar o processo hidrometalúrgico avaliou-se três agentes lixiviantes
(ácido nítrico, ácido sulfúrico e a combinação de ácido sulfúrico e peróxido) para
extração de elementos terras raras a partir de placas de circuito impresso (PCI) e
componentes eletrônicos de lâmpadas LED inservíveis. Foram avaliadas as
influências da temperatura, concentração de ácidos e relação sólido-líquido utilizando
um delineamento experimental Box-Behnken, analisando três níveis em cada fator. A
otimização do processo revelou que a melhor combinação de agentes lixiviantes
consiste em ácido sulfúrico e peróxido de hidrogênio, com os parâmetros ideais de
concentração de 2.5 mol.L
-1
, temperatura de 55°C e uma relação sólido-líquido de
100 g.L
-1
. Embora nenhuma das variáveis tenha demonstrado uma influência
estatisticamente significativa dentro da faixa investigada, ao se utilizar ácido sulfúrico
e peróxido de hidrogênio, no cenário mais favorável, tanto a temperatura quanto a
relação sólido-líquido tiveram um impacto notável no processo de extração. Como
direção para pesquisas futuras, sugerimos a exploração de novos intervalos de
parâmetros com base nas condições mais favoráveis identificadas neste estudo e
ainda complementar a avaliação com rotas de purificação/recuperação. Além disso,
pode ser benéfico considerar a implementação de um procedimento em estágios
múltiplos, possivelmente incorporando uma etapa de separação mecânica ou uma
fase adicional de lixiviação. Essa abordagem poderia resultar no aumento da
concentração de elementos de terras raras no material sólido, ao mesmo tempo em
que permitiria a remoção de outros metais, tais como ferro, cobre e chumbo, tornando
o processo mais atrativo.
