Estudo eletroquímico da calcopirita em solução salina ácida utilizada em biolixiviação - Peres, Riberto Nunes [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2016)
A calcopirita (CuFeS2) é o sulfeto de cobre mais abundante na natureza e pertence ao grupo mais explorado de minerais de cobre, representando cerca de 70% do total de cobre disponível. O objetivo deste trabalho foi estudar as principais etapas de oxidação e redução de calcopirita sólida em solução salina ácida utilizada em biolixiviação usando técnicas eletroquímicas e caracterizar morfológica, química e fisicamente a superfície do eletrodo, a fim de atribuir os diferentes eventos eletroquímicos. Para os estudos eletroquímicos foram utilizadas as técnicas: voltametria linear (LSV) e voltametria cíclica (CV), cronoamperometria (CA), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) em diferentes intervalos de potencial ou a diferentes valores de potenciais. A caracterização das diferentes espécies formadas em cada condição de potencial ou experimental foi realizada por meio de microscopia eletrônica de varredura (SEM) e microanálise (EDS), difração de raios X (XRD), com o propósito de investigar os fenômenos que ocorrem na superfície da calcopirita sólida e propor possíveis reações envolvidas na lixiviação química. Após os diferentes ensaios eletroquímicos, foi realizada a análise do eletrólito por espectrometria de absorção atômica (AAS) para determinar as concentrações dos íons ferro e cobre em solução. Os voltamogramas cíclicos mostraram mais de 15 picos de corrente diferentes no intervalo de potencial entre +1,5 e -1,5 V/Ag|AgCl|KCl3mol/L. Nas voltametrias cíclicas de baixa velocidade e no sentido de potencial (E) positivo do que o de circuito aberto (EOCP), a análise da superfície apresentou uma camada rica em sulfeto de cobre e a AAS detectou íons cobre e ferro em solução, enquanto que na varredura no sentido de E < EOCP a superfície indicou a presença de um filme rico em enxofre e a AAS encontrou maiores concentrações de íons de ferro e cobre em solução. As voltametrias lineares até +0,65 V/Ag|AgCl|KCl3mol/L seguidas de análise da superfície e da solução mostraram que o produto formado pode ser fosfato de ferro ou polissulfetos e para potenciais superiores predomina a formação de enxofre elementar. Os diagramas de impedância eletroquímica mostraram que quanto maior era o potencial das voltametrias lineares menores eram os valores de resistência do material. Para cronoamperometria de 12 h os resultados mostraram que até 0,45 V não se detectou a formação de produto sobre a calcopirita nem íons de ferro ou cobre em solução. Nas cronoamperometrias para potenciais negativos foi observado que quanto mais negativo era o potencial maior foi a corrente catódica. Nas cronoamperometria de 0,85 V e 1,0 V/Ag|AgCl|KCl3mol/L observou-se uma diminuição de corrente no início e depois o aumento da corrente até o final do ensaio eletroquímico.

The chalcopyrite (CuFeS2) is the most abundant copper sulfide in nature and belongs to the exploited group of copper minerals, accounting for about 70% of the total available copper. The aim of this work was to study the main oxidation and reduction steps of solid chalcopyrite in acidic saline solution used in bioleaching using electrochemical techniques, and to characterize morphological, chemical and physically the surface of the electrode in order to assign the different electrochemical events. The following electrochemical techniques were used: linear sweep (LSV) and cyclic voltammetry (CV), chronoamperometry (CA), electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in different potential intervals or at different potential values. The characterization of the different species formed in each potential or experimental condition was performed by scanning electron microscopy (SEM) and microanalysis (EDS), X-ray diffraction (XRD), in order to investigate the phenomena occurring on solid chalcopyrite surface and proposing possible reactions involved in chemical leaching. After the different electrochemical tests, the analysis of the electrolyte was performed by atomic absorption spectrometry (AAS) to determine the concentrations of iron and copper ions in solution. The cyclic voltammograms showed more than 15 different current peaks in the potential range between +1.5 and -1.5 V/Ag|AgCl|KCl3mol/L. In cyclic voltammetry at low speed and going to the potential (E) more positive than the open circuit potential (EOCP), the surface analysis showed a layer rich in copper sulfide and AAS analysis found copper and iron ions in solution, while scanning in the opposite direction, E < EOCP, the surface analysis indicated the presence of a film rich in elemental sulfur and AAS detected higher concentration of iron and copper ions in solution. The linear sweep voltammetry to +0.65 V/Ag|AgCl|KCl3mol/L followed by analysis of both the surface and the solution showed that iron phosphate and polysulfides can be formed and at higher potential prevails the formation of elemental sulfur. The electrochemical impedance diagrams show that the higher the potential values of the linear voltammetry, the lower are the values of the modulus of impedance. Chronoamperometry results for 12 h showed that up to 0.45 V/Ag|AgCl|KCl3mol/L neither products on the electrode nor copper and iron ions in solution were detected. For chronoamperometry tests at 0.85 V and 1.0 V/Ag|AgCl|KCl3mol/L the current density decreased at the beginning, and then increased until the end of the electrochemical assay.
Electrochemical study of chalcopyrite in salt acid solution used in bioleaching
Keywords: Calcopirita; Voltametria linear e cíclica; Cronoamperometria; Espectroscopia de impedância eletroquímica; Caracterização morfológica; Chalcopyrite; Linear sweep and cyclic voltammetry; Chronoamperometry; Electrochemical impedance spectroscopy; Morphological characterization