Sais e compostos comuns de escândio em soluções aquosas: solubilidade e recuperação
O escândio raramente é um constituinte importante das águas naturais comuns. O interesse por águas que contêm escândio está principalmente associado a lixiviados ácidos, águas de drenagem de minas, resíduos metalúrgicos e soluções de processo em que o escândio é mobilizado a partir de minérios ou subprodutos industriais. Os compostos enumerados abaixo são reagentes de alimentação ou fases sólidas; uma vez dissolvido, o escândio ocorre sob a forma de complexos aquosos de Sc(III), cuja composição depende do pH, da acidez, dos ligandos e dos iões concorrentes.
Está a avaliar uma corrente que contém escândio? Distinga o escândio dissolvido do material associado a coloides e partículas e analise a matriz completa. Ferro, alumínio, elementos de terras raras, sulfato, cloreto, fluoreto, acidez e salinidade podem afetar a separação e a pureza do produto.
Compostos comuns de escândio e formas aquosas
| Composto ou fase | Fórmula | Comportamento na água | Onde ocorre |
|---|---|---|---|
| Sulfato de escândio(III) | Sc2(SO4)3 | Solúvel em água ácida; os complexos de sulfato e a especiação em solução dependem da acidez, da temperatura e da concentração. A hidrólise e a precipitação podem ocorrer quando as condições mudam. | Soluções de lixiviação com ácido sulfúrico, ácido residual do processo de produção de dióxido de titânio e circuitos de recuperação hidrometalúrgica. |
| Cloreto de escândio(III) | ScCl3 | Dissolve-se, originando Sc(III) e espécies aquosas que contêm cloreto. A forma dissolvida não é uma molécula intacta de ScCl3; a acidez e a concentração de cloreto influenciam a complexação. | Soluções de lixiviação com cloreto e soluções laboratoriais ou metalúrgicas especializadas. |
| Nitrato de escândio(III) | Sc(NO3)3 | Composto de alimentação solúvel em água; o escândio dissolvido continua sujeito a hidrólise à medida que o pH aumenta. | Preparações laboratoriais e determinadas aplicações em processos ou na química dos materiais; não é um sal típico das águas naturais. |
| Fluoreto de escândio | ScF3 | Pouco solúvel em água. Em condições ácidas adequadas, o excesso de fluoreto pode, pelo contrário, formar fluorocomplexos solúveis; assim, consoante as condições, o fluoreto pode limitar ou aumentar a mobilidade do escândio. | Processamento de minerais que contêm fluoreto e soluções especializadas de separação ou análise. |
| Hidróxido / oxi-hidróxido de escândio | Sc(OH)3 / ScO(OH) | Fases sólidas de baixa solubilidade que podem formar-se por hidrólise ou ajuste controlado do pH. Podem conter ferro, alumínio ou outros metais coprecipitados. | Neutralização, precipitação e recuperação de escândio a partir de lixiviados. |
| Óxido de escândio | Sc2O3 | Produto insolúvel em água; utiliza-se lixiviação ácida para transferir o escândio para a solução durante a recuperação. | Fabrico de produtos de escândio, calcinação e preparação de materiais de alimentação para hidrometalurgia. |
| Sólidos de oxalato, carbonato e fosfato de escândio | Sc2(C2O4)3; Sc2(CO3)3; ScPO4 (representativos) | Fases geralmente de baixa solubilidade nas condições de precipitação pertinentes. Os produtos reais podem ser sólidos hidratados, mistos ou não estequiométricos. | Etapas de precipitação seletiva, purificação e investigação ou processos de recuperação. |
Estas descrições são qualitativas, não limites de solubilidade para dimensionamento. A solubilidade depende da fase sólida exata, da temperatura, do pH, das concentrações de ligandos e da força iónica. Em particular, a designação «sulfato de escândio» não define de forma inequívoca as espécies dissolvidas numa solução de lixiviação em operação.
Opções de separação, recuperação e tratamento de água
A via de processamento depende de o objetivo ser recuperar o escândio, reduzir a sua concentração na água ou ambos. O escândio ocorre frequentemente em baixas concentrações juntamente com quantidades muito maiores de ferro, alumínio e outros metais, pelo que a seletividade e a gestão posterior dos resíduos são importantes.
| Abordagem | Função potencial | Principais aspetos a considerar |
|---|---|---|
| Ajuste do pH, precipitação e separação de sólidos | Transferir o escândio para um sólido rico em hidróxidos ou outro sólido de baixa solubilidade, para concentração ou remoção. | O escândio pode coprecipitar com ferro, alumínio e elementos de terras raras. Avaliar o pH, o consumo de reagentes, o comportamento na filtração, a pureza do produto e a qualidade da água tratada. |
| Permuta iónica e adsorção seletiva | Captar e concentrar escândio de soluções de processo ácidas adequadas, incluindo algumas soluções de lixiviação com sulfato. | O desempenho da resina ou do adsorvente depende da acidez, dos iões concorrentes, da capacidade e da eluição. O ferro(III) e outros metais trivalentes podem reduzir a seletividade. |
| Extração por solventes | Separar e enriquecer o escândio em circuitos hidrometalúrgicos antes da reextração e da recuperação do produto. | O agente extrator, a acidez e a configuração das etapas dependem da alimentação; a coextração, o manuseamento de reagentes e os resíduos aquosos exigem avaliação do processo. |
| Filtração ou separação por membranas | Remover sólidos em suspensão que contêm escândio, precipitados ou parte do material associado a coloides após condicionamento adequado. | A filtração convencional ou a separação por membranas não remove, por si só, os iões Sc(III) dissolvidos. O pré-tratamento e a gestão dos sólidos são essenciais; o desempenho da membrana tem de ser demonstrado para a corrente em causa. |
Os ensaios laboratoriais com amostras representativas permitem comparar a recuperação, a seletividade, o consumo de reagentes, a qualidade da água e os resíduos. Quando a composição da alimentação varia ou a pureza do produto é crítica, pode ser adequado realizar ensaios-piloto antes da ampliação de escala. Um resultado obtido com uma solução sintética ou um único lixiviado não deve ser considerado uma garantia universal de remoção.
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Fontes e leituras complementares
- Recuperação de escândio de resíduos mineiros, metalúrgicos e industriais: revisão dos métodos de separação e purificação.
- Revisão da extração de escândio por solventes.
- Resinas de permuta iónica para a recuperação de escândio de soluções de lixiviação com ácido sulfúrico.
- Thermo Fisher Scientific: preparação de amostras e estabilidade hidrolítica do escândio.