Obtenção de silicato de potássio a partir de rejeito de mineração de ferro para produção de geopolímeros

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Lucas Lorenzini
• Orientador(a): Ana Paula de Carvalho Teixeira
• Banca de defesa: Maria Helena de Araujo, Fernando Soares Lameiras
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Minas Gerais
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Química
• Departamento: ICX - DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Rejeito de mineração de ferro; Silicato de potássio; Rota hidrotérmica; Rota sólida; Geopolímero; Iron mining tailings; Potassium silicate; Hydrothermal route; Solid route; Geopolymer
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/1843/42604

A exploração do minério de ferro é uma das atividades econômicas mais importantes do Brasil. O processo de beneficiamento do minério de ferro é responsável por gerar um grande volume de dois tipos de rejeito: o rejeito arenoso e a lama. Ambos são direcionados e armazenados em barragens de contenção. O rejeito arenoso apresenta elevados teores de SiO2 em sua composição e, ao reagir com uma base alcalina, a sílica presente pode ser extraída como silicato do metal alcalino correspondente, produzindo um produto de alto valor agregado. Neste trabalho, duas rotas diferentes foram utilizadas para obter silicato de potássio a partir de rejeitos de mineração de ferro (RM), a rota hidrotérmica (RH) e a rota sólida (RS). Para a rota hidrotérmica, a reação foi realizada em diferentes tempos (4, 6, 8 e 24 horas) e diferentes quantidades de KOH (12, 15 e 18 g), utilizando 12 g de rejeito de mineração. Na rota sólida, para a mesma massa de RM, variou-se apenas quantidade de KOH utilizada (12, 15 e 18 g). Os teores de SiO2 e K2O dos produtos obtidos em cada uma das rotas foram quantificados por titulação. Análises de Difração de Raios X (DRX), Espectroscopia Mössbauer, Espectroscopia de Absorção na Região do Infravermelho (IV-ATR), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Microanálise por Espectroscopia de Raios X por Dispersão em Energia (EDS) foram realizadas com intuito de compreender as transformações que ocorrem nas fases de quartzo e ferro após as reações. Os dados obtidos pelas técnicas de caracterização evidenciaram a fragmentação das partículas de quartzo presentes no RM, indicando que as metodologias empregadas foram eficazes. Os silicatos de potássio produzidos através dos processos hidrotérmicos realizados em 2, 6, 8 e 24 horas apresentaram um teor de SiO2 (em massa) de 7,58, 7,85, 8,82 e 14,65%, respectivamente. Quando o procedimento foi realizado variando-se a concentração da base, 14,08, 14,65 e 13,27% de SiO2 foram obtidos ao usar 12, 15 e 18 g de KOH, respectivamente. A RS, que utilizou 18 g de hidróxido de potássio, originou um material com teores de K2O e SiO2 de 45,88 e 35,60% (em massa), respectivamente. Este material foi utilizado no preparo de uma solução ativadora para a produção de geopolímeros em diferentes formulações, empregando rejeito de mineração de ferro como carga (proporção de 25 e 50%). Os materiais apresentaram resultados de resistência mecânica à compressão que variam entre 9,64 e 21,12 Mpa, após 7 dias de cura. Além disso, uma nova proposta de síntese de geopolímero foi realizada partindo de silicato de potássio sólido e sem o preparo prévio de uma solução ativadora. Após 7 dias de cura o material apresentou resistência à compressão de 31,21 Mpa. Os resultados de resistência apresentados estão próximos aos descritos pela literatura.