Reciclagem de lantânio de catalisador desativado via lixiviação assistida por remediação eletrocinética

Abstract

Resumo: Os fenômenos envolvidos na remoção de lantânio de catalisador desativado, por meio de um sistema de lixiviação ácida assistida por remediação eletrocinética foram investigados. Com a aplicação dessa técnica pretende-se viabilizar a reciclagem do metal citado, bem como de outros elementos de terras raras (ETR), transformando o catalisador de um passivo ambiental a uma fonte secundária de metais. Para isso, catalisador desativado proveniente de unidade de craqueamento catalítico fluidizado (FCC) de petróleo, impregnado de solução de ácido sulfúrico, foi submetido à ação de um campo elétrico. Este campo é capaz de estimular fenômenos de transporte de massa de natureza eletrocinética que resultaram em remoção de até 26 % a mais do que o mesmo sistema sem campo. Com o propósito de melhorar o desempenho econômico e reduzir o efluente líquido, analisaram-se as influências da concentração de ácido e do potencial elétrico aplicado sobre a concentração de lantânio na solução final e na corrente elétrica gerada, por meio de análise de variância. O experimento operado com ácido sulfúrico de 1 mol.l-1 e potencial igual a 3,2 V demonstrou o melhor desempenho entre os executados, possibilitando a viabilização técnica e econômica do método como alternativa de tratamento deste tipo de resíduo sólido. Palavras chave: Catalisador FCC desativado. Remediação eletrocinética. Lantânio. Terras raras. Reciclagem de metais.

Abstract: The phenomena related to the removal of lanthanum from a spent catalyst through an acid leaching system assisted by electrokinetic remediation were investigated. This technique is designed to enable the recycling of that metal, as well as other rare earth elements, converting the catalyst from an environmental liability to a secondary source of metals. To provide that, a spent catalyst from a fluidized catalytic cracking unit (FCC) of petroleum, impregnated with a sulfuric acid solution, was subjected to an electric field. This field is able to establish electrokinetic mass transport phenomena which resulted in the removal of the lanthanum up to 26% higher than the system without an electric field. In order to improve economic performance and reduce liquid effluent, the effects of acid concentration and electrical potential on the lanthanum concentration of the final solution and on the consumed electric current were assessed by variance analysis. The experiment operated with sulfuric acid of 1 mol.l-1 and potential equal to 3.2 V showed the best performance among those performed; therefore, the results enable the technical and economic feasibility of the method, as an alternative treatment for this class of solid waste. Key words: FCC spent catalyst. Electrokinetic remediation. Lanthanum. Rare earth elements. Metal recycling.