Túlio na água: ocorrência, química, remoção e recuperação

O túlio (Tm) é um lantanídeo que pode entrar na água a partir de minerais de terras raras ou de correntes provenientes do processamento de terras raras. Para os engenheiros que avaliam essas correntes, a distinção fundamental é entre o túlio dissolvido na água e o túlio transportado por partículas em suspensão ou coloides. A sua forma química e a composição da água determinam quais as abordagens de separação que merecem ser avaliadas.

Ocorrência e formas na água

O túlio encontra-se com outros elementos de terras raras em minerais como a monazite e é recuperado por processos de separação de terras raras. Na água de processo, o túlio pode ocorrer na forma dissolvida, adsorvido em sólidos ou no interior de partículas minerais em suspensão. A amostragem e a análise devem distinguir a fração dissolvida, determinada após filtração, do túlio total quando essa distinção afeta o projeto do tratamento. A filtração, por si só, atua sobre o material associado a partículas; não remove necessariamente o túlio dissolvido.

Para conhecer as propriedades e aplicações do elemento, consulte a página sobre o elemento túlio.

Química do túlio em meio aquoso

Em condições aquosas normais, o túlio ocorre predominantemente no estado de oxidação +3, Tm(III). A sua distribuição entre as fases dissolvida e sólida depende do pH e de substâncias que se ligam ao metal ou interagem com ele. Hidróxido, carbonato, fosfato e ligandos orgânicos podem afetar as espécies dissolvidas, a adsorção e a precipitação. Como as correntes de processamento de terras raras podem conter outros metais e agentes complexantes, uma alteração do pH não permite, por si só, determinar a quantidade de túlio que se tornará separável.

O túlio que ocorre naturalmente é o isótopo estável túlio-169. O túlio-170 é um isótopo radioativo que pode ser produzido por irradiação; as considerações radiológicas relativas a uma corrente que contenha esse isótopo são distintas da avaliação do túlio estável como metal dissolvido.

Considerações sobre remoção e recuperação

Precipitação e separação de sólidos

O ajuste das condições para formar uma fase insolúvel que contenha túlio pode permitir a sua remoção por clarificação e filtração. O resultado depende da especiação, dos constituintes concorrentes e das propriedades dos sólidos formados. Quando o túlio já está associado a partículas, a separação física pode ser pertinente sem ser necessário induzir primeiro a precipitação.

Troca iónica

Os meios de troca iónica podem captar Tm(III) dissolvido, mas outros iões de terras raras e metais dissolvidos podem competir pelos locais de troca. Os ligandos também podem alterar a forma disponível para a troca. Por isso, a seleção do meio e as opções de regeneração ou recuperação têm de ser avaliadas em função da composição real da corrente.

Concentração por membranas

Os processos de membranas podem separar ou concentrar espécies dissolvidas que contêm túlio, dependendo da seleção da membrana, da especiação e das condições de operação. Pode ser necessário pré-tratamento quando estão presentes sólidos em suspensão ou precipitados. Uma membrana produz um concentrado que continua a exigir uma via definida de gestão ou recuperação; não destrói o túlio.

Avaliação de uma corrente de processo

Uma avaliação útil identifica o túlio total e dissolvido, o pH, os sólidos em suspensão, os metais concorrentes e os ligandos relevantes antes de comparar as opções de tratamento. Os ensaios à escala de bancada podem então determinar se o objetivo pretendido é remover sólidos, atingir uma meta de qualidade da água tratada ou concentrar o túlio para eventual recuperação. Não se pode pressupor que um único método de separação seja eficaz para todas as correntes que contêm túlio.