Título

Separação Seletiva de Neodímio e Ferro de Ímãs NdFeB pós-consumo via pré-tratamento Térmico e Lixiviação Ácida

Selective separation of neodymium and iron from waste NdFeB magnets via thermal pretreatment and acid leaching

Autoria

GOMES, RODRIGO FERREIRA; PIRES, JULIA GAMA; VERA, YSRAEL MARRERO

GOMES, RODRIGO FERREIRA

Eu sou esse autor

PIRES, JULIA GAMA

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VERA, YSRAEL MARRERO

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DOI

10.5151/2594-5327-43741

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Resumo

A reciclagem hidrometalúrgica de ímanes permanentes de NdFeB é estratégica para garantir o suprimento sustentável de terras raras. Para mitigar o consumo excessivo de reagentes, a calcinação pode ser empregada como etapa de pré-tratamento térmico oxidativo. A partir da calcinação, o ferro presente majoritariamente na amostra é convertido em (Fe2O3), de dissolução lenta, mantendo o neodímio na forma de óxidos solúveis como (Nd2O3) e contornando a formação da fase refratária (NdFeO3). Neste trabalho, investigou-se a separação seletiva entre Nd e Fe empregando um planejamento fatorial completo 23 com triplicada no ponto central (11 ensaios). Avaliou-se simultaneamente o efeito das variáveis (i) temperatura de calcinação, (ii) temperatura de lixiviação e (iii) concentração de HCl. Os diagramas de Pareto revelaram que a extração de Fe é controlada negativamente pela temperatura de calcinação, refletindo a passivação da hematite, enquanto a temperatura de lixiviação e a concentração de HCl atuam positivamente, elevando a dissolução do contaminante para até 70,71% sob condições severas. Para o Nd, a temperatura de lixiviação é o fator dominante positivo. Dessa maneira, os resultados confirmaram o êxito na análise qualitativa de triagem do sistema, permitindo a avaliação dos efeitos das variáveis independes nas variáveis respostas e direcionando a transição futura para um Planejamento Composto Central (CCD).

Hydrometallurgical recycling of permanent NdFeB magnets is strategic to ensure the sustainable supply of rare earth elements. To mitigate excessive reagent consumption, calcination can be employed as an oxidative thermal pretreatment stage. Through calcination, the iron predominantly present in the sample is converted into (Fe2O3), which has a slow dissolution rate, while maintaining neodymium as soluble oxides such as (Nd2O3) and bypassing the formation of the refractory (NdFeO3) phase. In this work, the selective separation between Nd and Fe was investigated using a 23 full factorial design with triplicate at the center point (11 runs). The effects of the variables (i) calcination temperature, (ii) leaching temperature, and (iii) HCl concentration were simultaneously evaluated. Pareto charts revealed that Fe extraction is negatively controlled by the calcination temperature, reflecting the passivation of hematite, whereas leaching temperature and HCl concentration act positively, increasing the contaminant dissolution up to 70.71% under severe conditions. For Nd, the leaching temperature is the dominant positive factor. Thus, the results confirmed the success of the qualitative screening analysis of the system, allowing the evaluation of the effects of independent variables on the response-variables and guiding the future transition to a Central Composite Design (CCD).

Palavras-chave

Lixiviação seletiva, Neodímio, Hematita, Planejamento Fatorial, Otimização de Processos

Selective leaching, Neodymium, Hematite, Factorial Design, Process Optimization