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Tipo: Dissertação
Data do documento: 1-Out-2024
Autor(es): ARAÚJO, Bruno Eduardo Oliveira de
Primeiro(a) Orientador(a): CORRÊA, José Augusto Martins
Título: Síntese e caracterização da piroaurita e hidroalcita a partir do horizonte laterítico da mina de bauxita de Juruti (PA).
Citar como: ARAÚJO, Bruno Eduardo Oliveira de. Síntese e caracterização da piroaurita e hidroalcita a partir do horizonte laterítico da mina de bauxita de Juruti (PA). Orientador: José Augusto Martins Corrêa. 2024. xvii, 52 f. Dissertação (Mestrado em Geologia e Geoquímica) - Universidade Federal do Pará, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geologia e Geoquímica, Belém, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16802. Acesso em:.
Resumo: As argilas aniônicas, também chamadas de HDL são nanomateriais com aplicações tecnológicas diversas, além de nanocompósitos versáteis com propriedades como trocadores iônicos, adsorventes, catalisadores e capacidade de combinações de cátions e ânions na sua estrutura lamelar, o que amplia suas aplicações como remediadores ambientais. As atividades de mineração na Amazônia têm seu crescimento exponencial, dessa forma, é necessário encontrar formas sustentáveis e eficazes de minimizar os passivos ambientais. Outra possibilidade é o reaproveitamento de resíduos da mineração, com aplicações específicas na recuperação de elementos químicos por processos de concentração em pilhas de rejeitos ou tratamento de drenagem ácida de mina. Em Juruti (PA), os depósitos bauxíticos são explorados há 15 anos e fazem parte de reservas de escala mundial, com teores elevados de óxido de alumínio (Al2O3). A exploração e o beneficiamento do minério de alumínio geram grandes lagoas onde ocorre a disposição de rejeitos. Existem diversas pesquisas que objetivam o uso do resíduo de bauxita como material de partida para a síntese de HDL, entretanto esse trabalho tem seu foco na síntese de HDL a partir do horizonte laterítico, que compõe um dos seis horizontes do perfil laterítico-bauxítico de Juruti, estado do Pará. Os teores elevados de Fe3+ e Al3+ observados no laterito, permitem utilizá-lo como material de partida, acrescido de cloreto de magnésio e hidróxido de sódio para criar as condições ótimas de síntese do HDL pelo método de coprecipitação em pH variável. Para a caracterização do HDL sintetizado foram utilizadas técnicas de difração de Raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectrometria no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), análise térmica (TG￾DSC) e análise de área superficial (BET). As fases cristalinas incluem piroaurita (Mg2Fe(OH)16CO3.4H2O) e hidrotalcita (Mg6Al2(OH)16CO3.4H2O), além de brucita, espinélio (óxido misto) e hematita como fases secundárias. A microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostrou morfologias características de HDL, com pequenos cristais com hábitos hexagonais, estruturas mais rugosas e em formas de placas que agrupadas assemelham-se a favos de mel. Os espectros de infravermelho (FTIR) indicaram a presença do íon carbonato no espaço interlamelar nos dois tipos de HDL, através das bandas fracas de absorção características em torno de 1373,51 – 1394,67 cm-1. As curvas conjugadas TG/DSC indicaram três eventos endotérmicos para o HDL do tipo piroaurita, além de evento exotérmico em temperatura mais elevada, formando o espinélio, enquanto os HDL do tipo hidrotalcita mostraram quatro eventos endotérmicos. A perda de massa total das hidrotalcita são de 15% enquanto as piroauritas chegam até 50% aproximadamente. Quanto a análise superficial e de porosidade (BET) obteve-se área superficial específica (ASEBET) de 74,397 m2/g e um volume de poros (VPBJH) de 0,173cm3g-1 e diâmetro médio de poros foi de 18,64 Å, os valores de ASEBET do HDL tipo hidrotalcita são consideravelmente maiores, com valores de VPBJH e raio de poros similares. A isoterma de fisiossorção é do tipo IV com curva de histerese H3 que está associada a estruturas mesoporosas como algumas argilas e agregados de partículas tipo placas com poros estreitos do tipo fenda. Dessa forma, a partir das rotas sintéticas definidas e tendo o horizonte laterítico como material de partida de baixo custo é possível dar continuidade em testes de adsorção tendo a piroaurita e hidrotalcita, sintetizadas e caracterizadas nesse trabalho, com potencial eficiente para mitigar contaminações de metais em recursos hídricos.
Abstract: Anionic clays, also known as LDH, are nanomaterials with diverse technological applications, as well as versatile nanocomposites with properties such as ion exchangers, adsorbents, catalysers, and the ability to simulate cations and anions in their lamellar structure, which expands their applications as environmental remediators. Mining activities in the Amazon are growing exponentially, so it is necessary to find sustainable and practical ways to minimize environmental charges. Another possibility is the reuse of mining waste with specific applications in the recovery of chemical elements through concentration processes in tailings piles or treatment of acid mining drainage. Bauxite deposits have been explored for 15 years in the Juruti city, Pará state, and are part of the world's largest reserves, with high levels of aluminium oxide (Al2O3). The exploration and processing of aluminium mining leave large lakes where the disposal of tailings occurs. There are several studies that aim to use bauxite dispersion as a starting material for the synthesis of LDH, however this work focuses on the synthesis of LDH from the lateritic horizon, which makes up one of the six horizons of the lateritic-bauxitic profile of Juruti mines. The high levels of Fe3+ and Al3+ observed in the lateritic horizon allow its use as a starting material, together with magnesium chloride and sodium hydroxide to create optimized conditions for the synthesis of LDH by the coprecipitation method at variable pH. X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), spectrometry (FTIR), thermal analysis (TG-DSC) and surface area analysis (BET) techniques were used to characterize the synthesized LDH. The crystalline phases include pyroaurite (Mg2Fe(OH)16CO3.4H2O) and hydrotalcite (Mg6Al2(OH)16CO3.4H2O), in addition to brucite, spinel (mixed oxide) and hematite as secondary phases. Scanning electron microscopy (SEM) showed characteristic LDH morphologies, with small crystals with hexagonal habits, rougher structures and plate-like shapes that resemble honeycombs, when grouped, Infrared spectra (FTIR) indicated the presence of carbonate ions in the interlayer space in both types of LDH, through the characteristic weak absorption bands around 1373.51 –1394.67 cm-1. The conjugate TG/DSC curves indicated three endothermic events for the pyroaurite-type LDH, in addition to an exothermic event at a higher temperature, forming spinel, while the hydrotalcite-type LDH presented four endothermic events. The total mass loss of hydrotalcites is 15%, while that of pyroaurites reaches approximately 50%. Regarding the surface and porosity analysis (BET), a specific surface area (ASEBET) of 74.397 m2/g and a pore volume (VPBJH) of 0.173 cm3g-1 were obtained, and the average pore diameter was 18.64 Å. The ASEBET values of the hydrotalcite-type LDH are considerably higher, with similar VPBJH and pore radius values. The physisorption isotherm is type IV with hysteresis curve H3 that is associated with mesoporous structures as some clays and particle aggregates, such as plates with narrow slit-type pores. Thus, from the defined synthetic routes and having the lateritic horizon as a low-cost starting material, it is possible to continue adsorption tests using pyroaurite and hydrotalcite, synthesized and characterized in this work, with efficient potential to mitigate metal contamination in water resources.
Palavras-chave: Argilas aniônicas
HDL
Laterito
Coprecipitação
Rejeito de mineração
Área de Concentração: GEOQUÍMICA E PETROLOGIA
Linha de Pesquisa: MINERALOGIA E GEOQUÍMICA
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS
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 URI: Disponível na internet via correio eletrônico: bibgeociencias@ufpa.br
Fonte: 1 CD-ROM
Aparece nas coleções:Dissertações em Geologia e Geoquímica (Mestrado) - PPGG/IG

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