ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: PRECIPITAÇÃO DE GOETITA A PARTIR DE DRENAGENS ÁCIDAS DE MINAS
AUTORES: Franco Cabral do Nascimento, P. (CETEM/UFRJ) ; Gonzaga Santos Sobral, L. (CETEM/UFRJ) ; Martins da Rocha, P. (CETEM/UFRJ) ; E. C. Souza, C. (CETEM/UFRJ)
RESUMO: Carvão mineral é uma das fontes de energia mais abundantes; entretanto, uma das
mais poluentes. A Drenagem Ácida de Minas (DAM), decorrente da oxidação natural
dos sulfetos minerais neles contidos, principalmente a pirita (FeS2), pela ação
combinada dos micro-organismos endógenos, com a água e oxigênio (PRADHAN et al.,
2008; CRUNDWEL et al., 2003; WATLING et al., 2006). O tratamento convencional da
DAM envolve o emprego de reagentes químicos para a elevação de pH e abatimento do
sulfato presente. Uma alternativa atraente é a potencialização da DAM, de maneira
controlada visando recuperar valores metálicos na forma de produtos com valores
agregados, a exemplo dos pigmentos à base de óxido de ferro
PALAVRAS CHAVES: CARVÃO MINERAL; DRENAGEM ÁCIDA; PIGMENTO
INTRODUÇÃO: Carvão mineral é uma das fontes de energia mais abundantes; entretanto, uma das
mais poluentes. A Drenagem Ácida de Minas (DAM), decorrente da oxidação natural
dos sulfetos minerais neles contidos, principalmente a pirita (FeS2), pela ação
combinada dos micro-organismos endógenos, com a água e oxigênio (PRADHAN et al.,
2008; CRUNDWEL et al., 2003; WATLING et al., 2006), é tida como a de maior
relevância no que tange aos impactos ambientais (EVANGELOU, 1995; DANIELS &
DOVE, 1996). O tratamento convencional da DAM envolve o emprego de reagentes
químicos para a elevação de pH e abatimento do sulfato presente. Embora o
tratamento ativo seja efetivo, apresenta um elevado custo operacional e
problemas relacionados à disposição do logo gerado. Uma alternativa atraente é a
potencialização da DAM, num primeiro momento, a partir de concentrados de pirita
obtidos de rejeitos do processamento de carvão, de maneira controlada visando
recuperar valores metálicos na forma de produtos com valores agregados, a
exemplo dos pigmentos à base de óxido de ferro (CORNELL, 1996 and WANG, 1889).
O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um processo de
precipitação seletiva para recuperar o ferro presente em lixívia ácida para a
síntese de pigmentos à base de óxidos ferro. A adição de ácido fosfórico (H3PO4)
ao meio reacional, visando um possível favorecimento na orientação direcional de
formação dos cristais, também foi avaliada.
MATERIAL E MÉTODOS: A precipitação de ferro para a obtenção de pigmentos à base de óxidos
de ferro foi realizada utilizando lixívia contendo elevadas concentrações de
ferro obtidas em ensaios prévios de biolixiviação de um concentrado de pirita
(FeS2),que permite alcançar elevados rendimentos de extração do metal de
interesse com baixos investimentos e custos de operação.
O sistema reacional utilizado,é composto por um reator encamisado com capacidade
de 3 litros, e confeccionado em vidro,com controle de temperatura, agitação
mecânica e um dispositivo para a aeração da solução.
A precipitação do ferro foi conduzida em distintos ensaios com solução de
lixívia bruta diluída(2g.L-1).O reator foi carregado com 2,5 litros de solução
diluída, seguido por uma adição lenta de peróxido de hidrogênio(H2O2),como
agente oxidante de parte dos íons Fe2+, para se alcançar uma relação Fe3+/Fe2+
apropriada, e com insuflação de ar de 5L.min-1 e agitação mecânica do conteúdo
do reator em 300 rpm. O pH do sistema reacional foi elevado para 3,5 ± 0,1 com o
emprego de solução de hidróxido de sódio(NaOH),de pureza analítica, na
concentração de 1 mol.L-1.Para a obtenção do pigmento, o lodo férrico
precipitado foi envelhecido por 240 horas e em duas temperaturas distintas,35ºC
e 50ºC. A aeração e a agitação mecânica foram mantidas durante o período de
envelhecimento. Adicionalmente, o ensaio denominado [B] foi dopado com 115ml de
ácido fosfórico de forma a avaliar uma possível melhoria na orientação de
crescimento unidirecional dos cristais da goetita (FeOOH),enquanto que o ensaio
[A] foi conduzido sem a adição de fosfato.A fase sólida obtida foi filtrada,
lavada com água deionizada e seca em estufa.Essa fase sólida foi,
então,encaminhada para caracterização por microscopia eletrônica de varredura
(MEV)com EDS
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os precipitados obtidos, ao final dos ensaios, foram encaminhados para
caracterização tecnológica a fim de se obter uma ideia da composição físico-
química e mineralógica, bem como a morfologia e qualquer outro fator que possa
ter influenciado o comportamento coloidal da suspensão. As partículas obtidas,
como pode ser observado na Figura 1, apresentam forma esférica e possuem uma
grande tendência a se aglomerarem, formando agregados que podem influenciar no
comportamento reológico, como pigmento, já que há a formação de clusters,
podendo acarretar dificuldades de dispersão, diminuindo a área superficial
específica (m-1) e, consequentemente, a capacidade de recobrimento (Kosmulski et
al., 2004).
A microscopia eletrônica de varredura (MEV), realizada nas amostras de pigmento
sintetizado, mostra que as partículas se apresentam numa forma prismáticas pouco
regular e de tamanho heterogênio.
Os resultados obtidos na difratometria de raios-X demonstram picos
característicos de goetita nos três ensaios. Entretanto, tais picos apresentam
baixa intensidade, caracterizando um produto pouco cristalino.
Através da análise ao MEV - EDS da superfície das partículas do pigmento obtido
no presente trabalho é possível depreender que não foi evidenciada a presença de
potenciais contaminantes metálicos, a exemplo do chumbo, arsênio, mercúrio,
entres outros, presentes no licor de drenagens ácidas, devido às características
do carvão Brasileiro. Entretanto, observa-se a presença de sódio e enxofre,
possivelmente em decorrência de uma lavagem do precipitado pouco eficiente, e
fósforo nos ensaios onde foi adicionado ácido fosfórico.
MEV do Pigmento de goetita
Figura 1. Imagens ao MEV de pigmentos sintetizados:
[A] sem H3PO4 e p[B]com adição de H3PO4.
CONCLUSÕES: Os pigmentos obtidos, nas condições experimentais descritas acima, não
apresentaram elevada cristalinidade, mesmo nos ensaios realizados com adição
de ácido fosfórico.Não foi possível observar, até o presente momento, ganhos no
que tange à uma melhor orientação direcional no crescimento dos cristais..
Entretanto,o pigmento obtido apresenta boas características físico-químicas que
habilita a sua utilização na indústria cerâmica, construção civil ou mesmo na
indústria de plásticos como carga.
AGRADECIMENTOS: Agradecimentos ao Centro de Tecnologia Mineral (CETEM) pela infraestrutura, ao
PIBIC/CNPq pela concessão de bolsa e aos meus orientadores.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: DANIELS, W.L. & DOVE, D. Reclamation of Coal Refuse Disposal Areas.
Department of Crop and Soil Environment Science, Virginia State State University.
Public. N. 460-131, June 1996.
EVANGELOU, V.P. Pyrite oxidation and its control. Editorial Press CRC, New York, 1995.
KOSMULSKI, M.; DURAND-VIDAL, S.; MACZKA, E.; ROSEMHOLM, J. Morphology of synthetic goethite particles. Journal of Colloid and Interface Science 271, p 261–269, 2004.
WANG, T,;JIN, Y; WANG, ZHANWEN Wang, YU, Z. A study of the morphology of the goethite crystallization process. Chemical Engineering Journal 69. p. 1-5, 1998.
CORNELL, R.M.; SCHWERTMANN, U. The iron oxides: structure, properties, reactions, occurrence and uses. VCH Publishers Inc., New York, USA, 573 p, 1996.
HERRERA, L.., RUIZ P., AGUILLON J. C., FEHRMANN A., A new spectrophotometric method for the determination of ferrous iron in the presence of ferric iron Journal of Chemical Technology & Biotechnology, v. 44, p. 171 – 181, 1988;
PRADHAN, N.; NATHSARMA K.C.; S.RAO K.; SUKLA L.B., MISHRA B.K Heap bioleaching of chalcopyrite: A review. Minerals Engineering, v. 21, p. 355–365, 2008;
CRUNDWELL, F.K., How do bacteria interact with minerals? Hydrometallurgy, v. 71, p. 75–81, 2003;
WATLING, H.R. The bioleaching of sulphide minerals with emphasis on copper sulphides — A review. Hydrometallurgy, v. 84, p 81–108, 2006
