Foto-lixiviação da calcopirita: influência do comprimento de onda na solubilização de cobre - Ribeiro, Marcos Henrique Ferreira [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2025)
O cobre, metal classificado como crítico nas últimas décadas, é um dos elementos mais utilizados em atividades humanas. A calcopirita é o mineral de cobre mais abundante da crosta da Terra e seu usual processamento pirometalúrgico causa problemas como alto gasto energético. Métodos (bio)hidrometalúrgicos são uma alternativa à pirometalurgia, porém, a calcopirita é refratária, com baixa cinética de lixiviação. Ainda não há um consenso na literatura sobre os motivos da refratariedade da calcopirita à processos (bio)hidrometalúrgicos. Recentes estudos demonstraram que a biolixiviação associada à irradiação com luz branca promoveu a solubilização de cobre da calcopirita, o que pode ser explicado pelo fato de a calcopirita ser um semicondutor. Assim, a partir de uma abordagem da eletroquímica de semicondutores, este estudo investigou o efeito da luz na lixiviação da calcopirita através de soluções ácidas contendo íons férricos e ferrosos. A Metodologia de Superfície de Resposta (MSR) foi utilizada para avaliar a relação entre o comprimento de onda (variando de 485 a 665 nm) e a intensidade luminosa (variando de 4.000 a 10.000 lux) na extração de cobre. Após 65 dias de experimento, para condições iniciadas com 200 mmol/L de Fe2+ houve um aumento na extração de cobre nas condições iluminadas por luz vermelha em alta intensidade, luz verde em média intensidade e luz azul em baixa intensidade: aumentos de 33,4; 32,5 e 30,9 % na extração de cobre quando comparadas ao escuro, respectivamente. Para condições iniciadas com 200 mmol/L de Fe3+, a luz propiciou maiores extrações em todas as situações, quando comparadas ao escuro, destacando-se a luz azul, que promoveu a extração de cobre tanto em alta quanto em baixa intensidade: 72,5 e 84,7% de aumento na extração, respectivamente. Voltametrias cíclicas indicaram um aumento na corrente e na carga efetiva passando pela superfície de eletrodos de calcopirita quando estes eram iluminados. Difratometria de Raios-X detectaram a presença majoritária de calcopirita, dióxido de silício, jarosita e enxofre, e diminuição da intensidade dos picos correspondentes da calcopirita após a lixiviação em todas as condições estudadas. Os resultados demonstram que a foto-lixiviação da calcopirita não só promove a extração de cobre, como também evidencia que as variáveis da radiação estão relacionadas ao mecanismo pela qual a luz afeta o processo.

Copper is an element extensively used in human activity, what is the reason why it was classified as a critical material in the last decades. Chalcopyrite is the copper mineral most present on Earth’s crust, and it’s processing for the extraction of copper, commonly done through pyrometallurgy, causes problems such as massive energy consumption. A viable option for pirometallurgy is the (bio)hydrometallurgical methods, however, chalcopyrite is a refractory material, with a very slow leaching kinetics. There is still not a consensus for why chalcopyrite is such a refractory mineral in the scientific literature. Several articles published recently point out that biohydrometallurgical processes combined with white light irradiation are capable of increase the copper extraction rate from a chalcopyrite source, what is probably related to the fact that chalcopyrite is a semiconductor. Using the electrochemistry properties of semiconductors approach as a starting point, this study investigated the effects of light on the chalcopyrite leaching through acid solution combined with the presence of ferrous and ferric ions. The effect of the radiation variables (wavelength from 485 to 665 nm and light intensity from 4.000 to 10.000 lux) on the copper extraction rate was evaluated using the Response Surface Methodology (RSM). Results show that, for conditions started with 200 mmol/L Fe2+ concentration, after 65 days of leaching, an increase in solubilized copper was observed for experiments under high intensity red light, medium intensity green light and low intensity blue light: 33.4, 32.5 and 30.9% increase when compared with a dark condition, respectively. For conditions started with 200 mmol/L Fe3+ concentration, when compared with the dark, all illuminated experiments had improved extractions, laying an emphasis on blue light illuminated conditions, wich had improved extraction both in high and low intensity: 72.5 and 84.7% improvement, respectively. When illuminated, chalcopyrite filled electrodes showed an increase on the current and in the total amount of electric charge passing through its surface, detected by using Cyclic Voltammetry methodology. The solid waste of all experiments contained chalcopyrite, silic dioxide, jarosite and sulfur, detected by X-Ray Diffractometry. The results indicate that, not only the presence of illumination promotes the copper extraction from leaching of chalcopyrite, but also the radiation variables are related with how and by what means light affects the process.
Chalcopyrite photoleaching: wavelength influence on copper solubilization
Keywords: Lixiviação; Calcopirita; Cobre; Luz; Semicondutores