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Tipo: Dissertação
Data do documento: 11-Dez-2012
Autor(es): LIMA, Paula Elissa Antonio de
Primeiro(a) Orientador(a): NEVES, Roberto de Freitas
Título: Metacaulim: investigação da reatividade e da cinética de dissolução do alumínio em ácido sulfúrico
Agência de fomento: 
Citar como: LIMA, Paula Elissa Antonio de. Metacaulim: investigação da reatividade e da cinética de dissolução do alumínio em ácido sulfúrico. Orientador: Roberto de Freitas Neves. 2012. 132 f.: Dissertação (Mestrado em Geoquímica e Petrologia) - 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/2011/14705. Acesso em:.
Resumo: Um estudo da reatividade e da cinética de dissolução do metacaulim foi desenvolvido para o caulim de cobertura de papel oriundo da região do Rio Capim (Estado do Pará, norte do Brasil). O caulim foi calcinado a 600, 700, 800, 900 e 1000ºC por 2 horas para obtenção do metacaulim e, posteriormente, lixiviado com ácido sulfúrico em temperaturas constantes dentro do intervalo de 50-95°C ± 3°C. Nas lixiviações foram usadas quantidades de ácido sulfúrico correspondentes a 10% acima do valor estequiométrico em relação ao alumínio presente no material. Foram coletadas amostras, com intervalos pré-determinados a cada 15 minutos até tempo total de 3 horas, as quais foram submetidas à análise de alumínio através do método titrimétrico com EDTA. O caulim e os produtos das calcinações e lixiviações foram caracterizados por análises em DRX, FRX, ATD-TG, MEV e BET além da análise granulométrica e de densidade real. Os resultados mostraram que o material de partida tratava-se de um sólido mesoporoso, no qual o processo de calcinação a 700ºC elevou o número de mesoporos do material e o processo de lixiviação sulfúrica a 95ºC promoveu a formação de um sólido microporoso com elevada área específica (297,13 m²/g) e constituído essencialmente por sílica amorfa. A calcinação a temperaturas superiores a 800ºC indicou o início do processo de consolidação de uma estrutura. A reatividade do metacaulim foi reduzida com o aumento da temperatura de calcinação na faixa estudada. A cinética de dissolução do alumínio no metacaulim, obtido por calcinação a 700ºC, seguiu os métodos de reação homogênea (Método Integral, Método das Meias-Vidas e Método das Velocidades Iniciais) e heterogênea (Modelo do Núcleo Não Reagido) utilizados. Uma energia de ativação de 96,85 kJ/mol foi encontrada bem como reação de lixiviação de primeira ordem em relação ao alumínio do metacaulim e de primeira ordem em relação à concentração ácida. Pesquisas realizadas anteriormente, utilizando excesso de um dos reagentes acima de 90%, estão em consonância com os dados encontrados neste trabalho desenvolvido com excesso de apenas 10%.
Abstract: A research about reactivity and dissolution kinetics of metakaolin was carried out using kaolin for paper coating derived from the Rio Capim region (Pará State, Northern Brazil). The kaolin was calcined at 600, 700, 800, 900 and 1000ºC during 2 hours in order to obtain metakaolin, followed by leaching with sulfuric acid at constant temperatures within the range of 50-95ºC ± 3ºC. In the leachings, amounts of sulfuric acid corresponding to 10% above the stoichiometric values were used with respect to aluminum present in the material. Samples were collected in predetermined intervals every 15 minutes until a total time of 3 hours, which were subjected to aluminum analysis by the EDTA titrimetric method. The kaolin and products of calcinations and leachings were characterized by XRD, XRF, DTA-TG, SEM, BET analysis as well as granulometric and real density analysis. The results showed that the initial material was a mesoporous solid, in which the calcination process at 700ºC increased the number of mesopores in the material and sulfuric leaching process at 95ºC promoted the formation of a microporous solid with a high specific area (297.13 m²/g) and consisting essentially of amorphous silica. The calcination at temperatures above 800ºC indicated the beginning of the structure consolidation process. The reactivity of metakaolin was reduced with the increase of calcination temperatures in the range studied. The dissolution kinetics of aluminum in the metakaolin, obtained by calcination at 700ºC, followed the methods of homogeneous (Integral Method, Method of Half-Lives and Method of Initial Rates) and heterogeneous (Shrinking Core Model) reaction used. 96.85 kJ/mol of activation energy was found as well as leaching reaction of the first order with respect to aluminum from metakaolin and the first order with respect to acid concentration. Researches carried out previously, using one of the reagents with excess above 90%, are consistent with the data found in this study developed with only 10% excess.
Palavras-chave: Caulim – Pará
Metacaulim
Alumínio
Sílica
Geoquímica
Área de Concentração: GEOQUÍMICA E PETROLOGIA
Linha de Pesquisa: MINERALOGIA E GEOQUÍMICA
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:Dissertações em Geologia e Geoquímica (Mestrado) - PPGG/IG

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