A presente tese foi elaborada com base nos estudos realizados com o objetivo de estabelecer uma nova rota de processo para obtenção de gálio metálico a partir do Licor de Bayer. O estudo foi inteiramente realizado utilizando um licor industrial, produzido pela Companhia Brasileira de Alumínio - CBA em sua usina localizada no município de Alumínio, Estado de São Paulo. O processo é baseado no emprego de resinas de troca iônica, resina quelante, contendo como radicais ativos, a amidoxima, gerada pela reação dos radicais nitrila da acrilonitrila com hidroxilamina. Estas resinas foram desenvolvidas no Instituto de Macromolécula Eloísa Mano da Universidade Federal do Rio de Janeiro, especialmente para este estudo. Estas resinas provaram ter grande seletividade para o gálio na presença de alumínio e sódio, principais componentes do licor. Assim, embora estes dois metais estejam presentes no licor em concentrações centenas de vezes maior do que o gálio, foi possível obter um efluente contendo dezenas de vezes mais gálio do que alumínio. Foi realizado um grande número de experiências de carregamento das resinas com o licor proveniente da usina da CBA, seguidas de eluição do gálio retido nas resinas. Todas essas experiências foram realizadas em condições controladas, mantendo o licor na concentração em que esse se encontra na usina. Após a eluição do gálio da resina, este efluente é tratado para eliminação da matéria orgânica que o acompanha,concentrado e submetido à elotrólise para a produção do gálio metálico. O metal obtido foi submetido a análises no país e no exterior. Os estudos foram realizados inicialmente em escala de bancada, em sistemas descontínuos. Após a determinação dos parâmetros básicos foram projetados e construídos sistemas contínuos de carga/eluição, inicialmente, de pequeno porte. ) Finalmente foi projetada e construída uma usina piloto de maior porte com a intenção de gerar amostras de metal para testes junto a empresas que o utilizam na produção de semicondutores.

This thesis presents a new process for gallium recovery from Bayer liquors (spent liquor). The liquors studied were all originated in the Companhia Brasileira de Alumínio - CBA at its mill, located in the city of Alumínio, in the State of São Paulo. The proposed process uses chelating resins containing amidoxime groups, so called poli(acrylamidoxime) resins. The synthesis of these resins was developed specially for this project by the Instituto de Macromoléculas Eloísa Mano of the Universidade Federal of Rio de Janeiro, Brazil. These resins present a high selectivity for gallium adsorption when compared to aluminum and sodium, main components of the studied liquors. From a liquor containing hundreds of times more aluminum and sodium than gallium, the process was able to recover a solution containing, in some cases, sixty times more gallium than aluminum. After the elution of the sorbed gallium, the solution is processed to eliminate organic matter (mainly humic and fulvic acids), concentrated and electrolyzed for metal recovery. Samples of the metal produced by this project were analyzed in the United States and in Japan, by potential consumers, and considered suited for the semiconductor industry after a refining step. A large number of experiments of loading and elution was carried out under controlled conditions, all of them with liquors originated from Companhia Brasileira de Alumínio, keeping the concentration and other characteristics of the liquor.After elution, the pH of the effluent was adjusted to precipitate organic contaminations and to get a gallium hydroxide concentrate. This concentrate was then submitted to electrolysis. The metal so produced was submitted to ICP - MS analyses in Brazilian laboratories and also in the USA and Japan. Studies were carried out firstly in bench scale and afterwards in continuous pilot plant. The up to date pilot plant has 200 mm columns with 20 liters resin and the electrolytic cell holds up to 14 liters solution containing 10 to 30 g/L gallium.