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Tipo: Tese
Data do documento: 9-Mar-2012
Autor(es): FIGUEIRA, Bruno Apolo Miranda
Primeiro(a) Orientador(a): ANGÉLICA, Rômulo Simões
Primeiro(a) coorientador(a): POLMANN, Herbert
Título: Transformação de minérios e rejeitos de óxidos de Mn da região Amazônica em nanomateriais com estrutura Lamelar (OL-1).
Agência de fomento: 
Citar como: FIGUEIRA, Bruno Apolo Miranda. Transformação de minérios e rejeitos de óxidos de Mn da região Amazônica em nanomateriais com estrutura Lamelar (OL-1). Orientador: Rômulo Simões Angélica. 2012. 89 f. Tese (Doutorado em Geologia e Geoquímica) - Programa de Pós-Graduação em Geologia e Geoquímica. Instituto de Geociências, Universidade Federal do Pará, Belém, 2012. Disponível em: http://repositorio.ufpa.br:8080/jspui/handle/2011/14595. Acesso em:.
Resumo: O presente trabalho representa um estudo pioneiro de síntese de óxidos de Mn baseados em materiais com propriedades controladas (estrutura em camada) a partir de novas fontes de Mn: os minérios e rejeitos de óxidos de Mn da Região Amazônica. A primeira parte da pesquisa consistiu na caracterização química e mineralógica dos minerais K-birnessita, K-hollandita e Ba-hollandita, isolados por micropreparação de minérios das minas do Azul (Carajás), Urucum (Mato Grosso do Sul) e Apuí (Amazonas, área em fase de prospecção). Na segunda parte do estudo, amostras de minério da antiga mina de Serra do Navio (Amapá) e rejeitos da Bacia do Azul (Carajás) foram empregadas para a obtenção de um composto similar a Kbirnessita (K-OL). Os estudos preliminares de caracterização das matérias primas indicaram a presença das fases nsutita e manganita para o minério, enquanto que para os rejeitos, foram identificadas: caulinita, gibbsita, quartzo, hematita, rutilo, todorokita, pirolusita e Kbirnessita. Os materiais de partida foram transformados para a fase Mn2O3 (a 550 ºC), que após tratamento hidrotermal com 7,5 mol/L de KOH (15 mL) por 4,5 dias, foi convertida para o composto lamelar com cátions K+ no espaço interlamelar. Os produtos finais apresentaram propriedades semelhantes aos produtos lamelares obtidos por reagentes comerciais descritos na literatura. K-birnessita sintetizada a partir do minério apresentou estabilidade acima de 500 ºC. A 650 ºC, a fase lamelar sofreu um processo de tunelamento e foi transformada para KOMS-2, que possui estrutura tipo K-hollandita (criptomelana). K-birnessita obtida a partir dos rejeitos não sofreu tunelamento, mas manteve a estrutura estável acima de 800 ºC. Bandas de estiramento das ligações Mn-O dos octaedros MnO6 foram caracterizadas por espectroscopia Raman e Infravermelho. Na terceira e última parte, o processo de síntese de Na-birnessita (Na-OL), partindo-se dos minérios da Mina do Azul foi avaliado. Inicialmente, os minérios de óxidos de Mn contendo criptomelana, vernadita, nsutita e pirolusita foram transformados em uma única fase, hausmannita (Mn3O4), a temperatura de 1000 ºC. Através do tratamento hidrotermal de Mn3O4 com NaOH, variando-se o tempo, um composto com propriedades similares a Na-OL (Na-birnessita) foi sintetizado. Para alcançar as condições ideais de síntese foram utilizados 0,05 g de Mn3O4; 5,5 mol.L-1 de NaOH (30 mL); 170 ºC e 5,5 dias. O produto lamelar possui excelente grau de cristalinidade, estabilidade termal acima de 650 ºC e morfologia em placas. Imagens (nanobelt) com tamanho de cristalito de 200 nm.
Abstract: This work represents a novel study about the synthesis of manganese oxides based in materials with controlled properties (structure) from new sources of Mn: ores and residues of manganese oxides from the Amazon Region. The first step of was the chemical and mineralogical characterization of minerals K-birnessite, K-hollandite, and Ba-hollandite isolated by micropreparation from the Azul (Carajás mining district, Pará state), Urucum (Mato Grosso do Sul satate) and Apuí (Amazon state, area under prospecting) mines. In the second step of the study, ore samples from the old mine of Serra do Navio (Amapá state) and residues from Azul (Carajás) were used to obtain a K-birnessite (K-OL) structure. Preliminary studies on the characterization of raw materials indicated the presence of manganite and nsutite phases for the ore, while for the residues, kaolinite, gibbsite, quartz, hematite, rutile, todorokite, pyrolusite and K-birnessite were identified. The starting materials were converted to Mn2O3 phase (550 ºC), that after hydrothermal treatment with 7.5 mol.L-1 of KOH (15 mL) for 4.5 days, was converted to the lamellar compound with K+ cations in the interlamellar space. The final products showed similar properties to the lamellar products obtained by commercial reagents described in the literature. K- birnessite synthesized from the ores was stable up to 500 °C. At 650 °C, the lamellar phase suffered a tunneling process and was transformed to K-OMS-2, which exhibiteds K-hollandite (cryptomelane) type structure. The tunneling process was not observed to K-birnessite obtained from residues, but the structure remained stable up to 800 °C. The Stretching vibrations of the Mn-O bonds in the MnO6 octahedra were characterized by Raman and IR spectroscopy. On the third and last part, the synthesis of the Na-birnessite (Na-OL) was verified, starting from the ores of the Azul mine. Initially, the manganese oxides minerals containing cryptomelane, vernadite, nsutite and pyrolusite were transformed into a single phase, hausmannite (Mn3O4), at the temperature of 1000 ºC. By hydrothermal treatment of Mn3O4 with NaOH, varying the time, a compound with properties similar to Na-OL (Na-birnessite) was synthesized. To achieve the optimal synthesis conditions were used 0.05 g of Mn3O4, 5.5 mol.L-1 of NaOH (30 mL), 170 °C and 5.5 days. The lamellar product has excellent degree of crystallinity, thermal stability above 650 °C and platy morphology. Images obtained by transmission electron microscopy revealed the presence of nanobelts with crystallite size of 200 nm.
Palavras-chave: Óxidos de Manganês
Síntese
Nanomateriais
Birnessita
Hollandita
Área de Concentração: GEOQUÍMICA E PETROLOGIA
Linha de Pesquisa: DEPÓSITOS MINERAIS
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::GEOLOGIA
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Pará
Sigla da Instituição: UFPA
Instituto: Instituto de Geociências
Programa: Programa de Pós-Graduação em Geologia e Geoquímica
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Fonte: 1 CD-ROM
Aparece nas coleções:Teses em Geologia e Geoquímica (Doutorado) - PPGG/IG

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