Sais comuns de neodímio na água: solubilidade, remoção e concentração
O neodímio está presente na água principalmente sob a forma de espécies de Nd(III) dissolvidas ou em sólidos em suspensão, dependendo da origem e da composição química da água. Os compostos abaixo incluem sais utilizados em processos e precipitados resultantes de tratamentos; não devem ser interpretados como uma lista de minerais habitualmente encontrados em águas naturais.
Para informações sobre a ocorrência e o contexto ambiental, consulte neodímio na água.
Solubilidade dos sais e compostos de neodímio
| Composto e fórmula | Comportamento de solubilidade e ressalvas | Onde pode ser encontrado |
|---|---|---|
| Sulfato de neodímio, Nd2(SO4)3, incluindo hidratos | A solubilidade medida depende do pH, da temperatura e de outros sais de sulfato. As medições publicadas abrangem pH 2–7 e 25–80 °C, incluindo misturas com sulfato de sódio e sulfato de amónio [1]. A forma hidratada afeta as comparações. | Soluções de lixiviação com sulfato e soluções de processamento de terras raras. |
| Cloreto de neodímio, NdCl3, incluindo hidratos | Um sal de Nd(III) utilizado em processos e solúvel em água. A sua solubilidade num sistema simples não permite prever a especiação ou a precipitação numa solução mista. | Soluções de processo à base de cloretos e reagentes. |
| Nitrato de neodímio, Nd(NO3)3, incluindo hidratos | Uma fonte de Nd(III) solúvel em água; a precipitação nas etapas seguintes depende da composição química completa da solução. | Soluções de processo com nitratos e reagentes. |
| Carbonato e carbonato básico de neodímio | O carbonato pode formar sólidos, mas os complexos de carbonato em solução aquosa e os sais duplos dificultam previsões simples da solubilidade [4]. A composição do carbonato básico pode variar. | Soluções com carbonatos e produtos de precipitação. |
| Hidróxido de neodímio, Nd(OH)3 | Pode precipitar à medida que o pH aumenta; as concentrações residuais dissolvidas dependem do pH e dos constituintes que formam complexos. | Sólidos provenientes da neutralização e do tratamento. |
| Oxalato de neodímio, Nd2(C2O4)3, incluindo hidratos | Forma precipitados de baixa solubilidade em condições adequadas; a acidez, a dose e as espécies concorrentes afetam a recuperação e a composição do produto [3]. | Precipitação com oxalato e concentrados mistos de terras raras. |
| Fosfato de neodímio, NdPO4 | Pode formar-se uma fase pouco solúvel quando existe fosfato disponível; a formação efetiva depende da matriz aquosa. | Águas de processo com fosfatos e sólidos resultantes do tratamento. |
| Fluoreto de neodímio, NdF3 | Pode formar-se uma fase pouco solúvel em condições adequadas de concentração de fluoreto; os complexos e os precipitados concorrentes afetam o seu comportamento. | Soluções de processo com fluoretos e sólidos resultantes do tratamento. |
A tabela descreve comportamentos qualitativos, não concentrações de saturação. Os dados numéricos de solubilidade devem indicar a temperatura, o pH, o hidrato ou a fase sólida, a composição da solução e as unidades. Valores em g por 100 g de água não podem ser utilizados diretamente como g/L de solução. As informações dos fornecedores sobre cloreto e nitrato confirmam a sua solubilidade em água [7]; a química da precipitação depende da solução em causa [5]. O hidróxido é incluído como composto relacionado com o tratamento, e não como sal. A adição de fluoreto não é uma recomendação geral para o tratamento de água.
Porque é que as correntes reais se comportam de forma diferente
A solubilidade de um sal em água pura não permite prever diretamente a concentração de neodímio dissolvido em águas de minas ou soluções de processo. O pH afeta a hidrólise e a precipitação; o sulfato e o carbonato influenciam a formação de complexos e de sólidos. A temperatura, a força iónica, outros metais e os ligandos orgânicos também são importantes. Os resultados publicados para sulfatos mostram por que razão é necessário especificar o pH, a temperatura e os sais presentes na solução [1]. O carbonato de neodímio também pode formar sais duplos em determinadas condições da solução [4].
Opções de tratamento e recuperação
A neutralização pode transferir terras raras dissolvidas para os sólidos e favorecer a coprecipitação com ferro ou alumínio. Os óxidos de ferro, alumínio ou manganês recém-formados podem adsorver elementos de terras raras; os sólidos resultantes do tratamento de drenagens de minas podem conter terras raras em várias associações geoquímicas [2]. Isto remove o material da fase dissolvida, mas não o destrói, e os sólidos resultantes exigem uma gestão adequada.
A troca iónica catiónica ou com resinas quelantes pode capturar terras raras dissolvidas e eluí-las numa corrente de menor volume para processamento posterior [6]. Pode avaliar-se a precipitação por etapas, incluindo a cristalização de oxalatos, para recuperar um concentrado misto de terras raras. A investigação sobre águas ácidas de minas indica que a recuperação varia consoante a mistura de elementos e as condições de operação [3]; não garante a recuperação seletiva de neodímio como produto puro.
A nanofiltração ou a osmose inversa podem concentrar uma corrente adequada quando a pressão osmótica, a formação de incrustações e a colmatação o permitem. Estas membranas não são, por si só, etapas de recuperação seletiva de terras raras. Os ensaios com amostras representativas devem avaliar as concentrações residuais dissolvidas, a qualidade do concentrado ou do eluato e a gestão dos sólidos do tratamento e das correntes residuais.
Concentração: mg/L expressos em Nd versus mg/L de sal
Exprima a concentração de neodímio como Nd elementar, por exemplo, em µg/L expressos em Nd ou mg/L expressos em Nd, e distinga as concentrações dissolvidas das totais. Uma dose de sal não equivale à concentração de Nd dissolvido que permanece após precipitação, adsorção ou equilíbrio. Não existe uma concentração única representativa de todas as águas naturais ou correntes de processo.
Concentração calculada de Nd (mg/L) = dose de sal (mg/L) × n × 144,242 / massa molar do sal (g/mol).
Aqui, n é o número de átomos de Nd por unidade de fórmula. Inclua a água de cristalização na massa molar e tenha em conta o teor declarado do produto.
| Sal definido | Massa molar aproximada (g/mol) | Nd calculado a partir de 100 mg/L de sal |
|---|---|---|
| NdCl3, anidro | 250.59 | 57,6 mg/L expressos em Nd |
| NdCl3·6H2O | 358.68 | 40,2 mg/L expressos em Nd |
| Nd(NO3)3·6H2O | 438.34 | 32,9 mg/L como Nd |
Estes cálculos estequiométricos pressupõem material puro, dissolução completa e ausência de perdas subsequentes. Não são medições de solubilidade nem concentrações ambientais. Um mmol/L de Nd corresponde a aproximadamente 144,24 mg/L como Nd; 1 mg/L como Nd corresponde a aproximadamente 6,93 µmol/L.
Concentração de neodímio para recuperação
A remoção reduz a concentração de Nd na água tratada; a recuperação recolhe-o noutra corrente ou produto. A eluição por troca iónica pode concentrar o Nd num volume menor de líquido, enquanto a precipitação o concentra num sólido. Estudos com soluções simuladas de lixiviação de ímanes NdFeB examinaram a adsorção e eluição por etapas para recuperar Nd e Dy [8]. Esses resultados dependem da composição química testada e não demonstram o desempenho para qualquer água nem garantem neodímio puro.
Fator de concentração no líquido = concentração de Nd no eluato recolhido / concentração de Nd na alimentação. Calcule a recuperação separadamente, dividindo a massa de Nd recolhida pela massa de Nd na alimentação. Por exemplo, 1 m³ contendo 10 mg/L como Nd contém 10 g de Nd. A recuperação de 90% em 10 L resultaria em 900 mg/L como Nd e num fator de concentração de 90. Este é um balanço de massa ilustrativo, não uma previsão do desempenho do tratamento.
Informações para avaliar o tratamento
Os dados úteis incluem caudal, Nd dissolvido e total, pH, temperatura, principais aniões, metais concorrentes, sólidos em suspensão e concentração pretendida à saída. Acorde com o laboratório a amostragem e a preparação analítica para que os resultados de Nd dissolvido e total sejam comparáveis. Os ensaios de bancada devem avaliar o Nd residual, a separação de sólidos, o consumo de reagentes e a composição do concentrado. A filtração convencional de partículas não remove iões Nd livremente dissolvidos; a precipitação deve ser seguida de uma separação eficaz dos sólidos. A remoção de Nd não remove necessariamente os contraíões cloreto, nitrato ou sulfato associados.
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Última revisão: 10 de novembro de 2026, pela Lenntech.
Fontes e leituras adicionais
- [1] Cunningham et al. (2024), solubilidade dos sulfatos de neodímio e disprósio, Hydrometallurgy 224, DOI: 10.1016/j.hydromet.2023.106253. Página do estudo.
- [2] Hedin et al. (2024), associações geoquímicas de elementos de terras raras em resíduos do tratamento de águas de drenagem mineira, USGS. Página da publicação.
- [3] Crespo et al. (2026), troca iónica seguida de precipitação com ácido oxálico a partir de água ácida de mina. Página do estudo.
- [4] Yang et al. (2019), comportamento do carbonato de neodímio em solução e precipitação de sais duplos, ACS Omega. Texto integral.
- [5] Han (2020), Características da precipitação de elementos de terras raras com diferentes agentes precipitantes.
- [6] Lenntech, Troca iónica.
- [7] Stanford Materials, Compostos de neodímio: informações sobre os produtos cloreto e nitrato.
- [8] Mohammed e Zhang (2026), Recuperação e purificação de neodímio e disprósio a partir de uma solução simulada de lixiviação de ímanes NdFeB usados por processos de troca iónica.