Autores
Pereira, C.F.L. (UFOPA/CAMPUS JURUTI) ; da Silva, L.P. (UFOPA/JURUTI) ; Nascimento, R.S. (UFPA) ; dos Santos, R.S. (UFOPA/JURUTI) ; Fernandez, O.J.C. (IFPA/PPGMAT) ; Figueira, B.A.M. (IFPA/PPGMAT) ; da Luz, P.T.S. (IFPA/PPGMAT)
Resumo
O propósito do presente trabalho foi realizar uma investigação da composição
química por ICP-MS de amostras de rejeitos de oxido de Mn de duas barragens da
Amazônia, com foco aos elementos terra raras (ETR). Uma caracterização
mineralógica prévia por difratometria de raios-X e espectroscopia de infravermelho
mostrou que os rejeitos são formados pelos minerais de oxi-hidróxidos de Mn, Fe,
Al e Ti, assim como de aluminosilicatos. Quanto a presença de ETR, identificou-se
um maior teor de Cério (140 ppm) como ETR leve, Saramádio (8,56 ppm) como ETR
médio e Ítrio (36,55 ppm) e Escândio (26,5 ppm) como ETR pesados, sugerindo desta
forma que rejeitos de óxidos de Mn da Amazonia podem ser potenciais fontes de
ETRs.
Palavras chaves
Amazonia; Rejeitos de Mn; Terras raras
Introdução
Rejeitos de Mn da Amazonia fazem parte de um sub-produto gerado durante o
beneficiamento de minério de oxido de Mn, que são caracterizados por seu baixo
teor de MnO (< 35 % em peso), granulometria fina (400 mesh) e formados por
argilominerais, óxidos de Ferro e de oxi-hidróxido de Mn, fases minerais
conhecidas por apresentar elementos terras raras em sua estrutura (Figueira et.
al., 2013; Abaka-Wood e Mensah, 2018; Mendes et al., 2019). Com o crescente
interesse em aplicar o conceito de economia circular e sustentabilidade na
Amazônia, observa-se um esforço em caracterizar e desenvolver processos e
produtos para agregar valor a estes produtos, que podem atualmente serem
transformados em catalisadores, adsorventes, geopolimeros, material cerâmicos,
etc. (Hildebrando et al, 2013; Oliveira et al., 2020; Figueira et al, 2013;
Barreto e Costa, 2021). Em relação aos elementos terras raras, a busca por
fontes e formas de extraí-los é constante em virtude de sua crescente demanda
tecnológica tais como: circuitos para aumento de memória de computador, DVDs,
baterias, conversores autocatalíticos, superímãs, dispositivos para celulares,
iluminação LED, supercondutores, aditivos de vidro, materiais fluorescentes,
energia solar e agentes de imagem em ressonância magnética (Balaram, 2019).
Neste trabalho, apresentam-se os resultados de caracterização químico mineral de
rejeitos de oxidos de Mn da Amazonia, com foco na quantificação por ICP-MS de
amostras coletadas em duas barragens na região.
Material e métodos
a) Caracterizações: As analises por difratometria de raios-X foram feitas em
difratômetro de raios-x modelo X´PERT PRO MPD (PW 3040/60), da PANalytical, com
Goniômetro PW3050/60 (Theta/Theta) e tubo de raios-x cerâmico de anodo de Cu
(Kα1 1,540598 Å). O detector utilizado foi do tipo RTMS, X'Celerator. Os
espectros de infravermelho foram
obtidos utilizando-se pastilhas prensadas a vácuo contendo 0,200 g de KBr e
0,0013 g de amostra pulverizada e um espectrômetro de absorção molecular na
região IV com transformada de Fourier, Perkin Elmer modelo FT-IR1760 X. A
quantificação dos elementos terras raras foi feita em laboratório comercial da
ACME. As análises foram realizadas através de 4 procedimentos/metodologias
distintas. Alguns elementos foram analisados através de espectrometria de
emissão por ICP, após abertura por fusão com metaborato/tetraborato de lítio e
digestão em ácido nítrico diluído. Enquanto outros que apresentam
refratariedade, utilizou-se ICP-MS, com o mesmo procedimento de decomposição da
amostra descrito anteriormente. A perda ao fogo foi determinada por diferença de
massas após calcinação.
b) Coleta e preparo de amostras: os sub-produtos empregados neste trabalho foram
coletados manualmente em trabalhos de campo de duas barragens de óxidos de Mn da
Região. Após a coleta, em torno de 3 Kg das amostras representativas de 3 pontos
da barragem foram lavadas para remoção de matéria orgânica, secadas a
temperatura ambiente por um dia, cuidadosamente quarteadas e pulverizadas. Os
rejeitos da barragem mais antiga foram denominados de RBK-1, RBK-2, RBK-3 e os
rejeitos da barragem mais atual foram chamados de RBA-1; RBA-2 e RBC-3.
Resultado e discussão
A caracterização por DRX das amostras RBK-1, RBK-2, RBK-3, RBA-1; RBA-2 e RBC-3
foi realizada e mostrada na Fig. 1a, no qual se identificou nas amostras os
minerais de manganês (birnessita - 7,14 Å; todorokita ou asbolana-9,51 Å),
alumínio (gibbsita-4,84 Å), ferro (goethita-3,36 Å) e titânio (anatásio-3,5 Å),
quartzo (3,34 Å) e caulinita (7,14 Å). Uma caracterização complementar por
espectroscopia de IV foi feita e mostrada na Fig 1b. As amostras mostraram
bandas em 3690, 3650 e 3620 cm-1, bem correlacionadas aos estiramentos Al-O-H de
caulinita. As bandas em 3440 cm-1 são de estiramento Al-O-H de gibbsita ou de
estiramento O-H dentro dos canais de todorokita (CUI et al., 2009), que também
possui outra banda de vibração em 3379 cm-1 (VILENO et al., 1998). As bandas de
1100 - 400 cm-1 são de vibração Fe-O de goethita em 539, 471 e 413 cm-1, em 471
e 413 cm-1 pode-se correlacionar as vibrações Mn-O de birnessita,
todorokita/asbolana a 752, 471, 431 cm-1, Si-O em 1102, 1033, 796, 471 e 431 cm-
1 do quartzo e de caulinita. As concentrações dos elementos terras raras sao
mostradas na Tab. 1. Para os ETR leves, destacam-se os conteúdos de La (49 ppm),
Ce(140 ppm), enquanto para os ETRs médios verificou-se um teor maior de Sm
(8,56 ppm) e Gd (7,35). Para os ETrs pesados, os elementos Y 36,55 ppm) e Sc
(26,5 ppm) mostram um maior teor de concentração. Considerando-se a mineralogia
anteriormente descrita, pode-se dizer que estes ETRs estão principalmente
localizados nos minerais birnessita, todorokita, caulinita e goethita.
Padrões DRX (a) e espectros IV-FTIR (b) das amostras RBK-1, RBK-2, RBK-3, RBA-1; RBA-2 e RBC-3
Distribuição dos ETRs (ppm) leves, médios e pesados nas amostras RBK-1, RBK-2, RBK-3, RBA-1; RBA-2 e RBC-3.
Conclusões
Os rejeitos de Mn da Amazonia podem ser uma fonte barata de elementos terras raras
com potencial aplicação tecnologica
Agradecimentos
Os autores agradecem o apoio técnico cientifico da Capes, CNPQ, CETENE e Lamiga
(UFPA).
Referências
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