Diferenciação catiônica de bentonitas por infravermelho: um estudo dos efeitos da hidratação dos cátions trocáveis

Na indústria de bentonita, o procedimento mais usual no controle de qualidade do minério e do processo de ativação sódica é o método de inchamento. Porém, esta ferramenta restringe-se apenas à diferenciação do tipo sódica e não-sódica, não contemplando as demais variedades catiônicas. A análise de composição dos cátions trocáveis requer procedimentos laboriosos, com trocas catiônicas diárias (entre 3 a 6 dias) e análises químicas Via Úmida, o que seria inviável para este tipo de indústria. Apesar disso, o conhecimento do tipo catiônico é de suma importância, pois ajudaria na implementação de uma rota tecnológica de melhor qualidade e rendimento da ativação sódica. Nesse contexto, este trabalho buscou estabelecer parâmetros de diferenciação catiônica de bentonitas com base na espectroscopia de infravermelho próximo e médio para a investigação da hidratação dos cátions trocáveis. Empregaram-se também distribuição de tamanho de partícula (DTP) e isotermas de adsorção-dessorção N2. Foram estudadas onze esmectitas, incluindo uma Mg-montmorillonita e duas do repositório da Clay Minerals Society: SWy-2 (Na-montmorilonita) e SAz-1 (Ca-montmorilonita). A fração argila obtida pela separação granulométrica foi caracterizada por FRX, DRX, CTC e PCZ. Tratamento térmico prévio por secagem a 105 ºC por 24 h e desidratação a 400 ºC por 2 h. Os cátions trocáveis e a hidratação influenciaram as bandas de absorção das moléculas de água na região espectral de infravermelho próximo e médio mostrando que estas são fortemente influenciadas pelo tamanho e carga dos íons (monovalentes e divalentes). Foi observada a diferenciação catiônica pela intensidade destas bandas. Absorções próximas a 3620 cm-1 foram atribuídas à água ligada diretamente aos cátions, no entanto, a diferenciação só foi possível nas amostras secas a 105 ºC, pois nesta temperatura ainda permanecem hidratados. A redução na intensidade desta banda deve-se a diminuição do teor de água, devido a desidratação da intercamada após aquecimento a 400 ºC, o que não favorece a diferenciação. As absorções próximas de 3430 cm-1 foram atribuídas as moléculas de água adsorvida, assim como a banda complexa em 7072 cm-1, obtendo-se um espectro, em ordem descrescente, Ca, Mg e Na. A espectroscopia DRIFT na região próximo foi considerada uma técnica simples, rápida e de baixo custo de análise que permitiu distinguir diferentes tipos de bentonitas.