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PRODUÇÃO DE SULFATO FERROSO A PARTIR DE REJEITOS PARTIR DE REJEITOS
DA MINERAÇÃO DE CARVÃO
Msc. Eunice Maria VigânicoDr Rodrigo de Almeida SilvaDr. Rodrigo de Almeida Silva
Prof. Dr. Ivo André Homrich Schneider
www.ufrgs.br/ppgemwww.ufgrs.br www.ct.ufrgs.br/leamet www.ufrgs.br/ltm
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Introdução
O aumento da atividade industrial estáassociado ao consumo de energia tornandoassociado ao consumo de energia, tornandonecessária maior demanda de combustíveisfó i ã i l ól áfósseis como: carvão mineral, petróleo e gásnatural.
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Introdução
As reservas brasileiras de carvão têm cerca de• As reservas brasileiras de carvão têm cerca de30 bilhões de toneladas;
• Cerca de 30 a 70% do material minerado érefugado;
• Os rejeitos de carvão apresentam em suacomposição a pirita (FeS2) mineral responsávelcomposição a pirita (FeS2), mineral responsávelpela geração da drenagem ácida de mina (DAM).
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Introdução
Produção de CarvãoProdução de Energia
Mi ã B fi i t
ç g
Mineração Beneficiamento
Rejeitos de Carvão
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Geração de DAM
DAM+ + DAM+ +
A drenagem ácida de mina (DAM) é gerada a partir daA drenagem ácida de mina (DAM) é gerada a partir dapirita presente nos rejeitos de carvão, que em contatocom oxigênio e água oxida-se gerando uma soluçãocom oxigênio e água, oxida-se gerando uma soluçãocom:
- baixo pH;- altas concentrações de ferro;-sulfatos e outros metaisdissolvidos.
Área com geração de drenagem ácida de mina (DAM).
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Área Impactada
REJEITO DE CARVÃO
DAMDAM
A Região Carbonífera de Criciúma apresenta-sealtamente impactada com a DAM, sendo consideradaaltamente impactada com a DAM, sendo consideradauma das áreas mais poluídas do Brasil (Gomes, 2004).
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Como resolver este problema???Como resolver este problema???
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Possíveis Aplicações da Pirita (FeS2)
Coagulantes(tecnologia emergente)Ácido Sulfúrico
(uso tradicional) FeS2(uso tradicional) FeS2
SULFATO FERROSO(tecnologia emergente)
Pigmentos(tecnologia emergente)(tecnologia emergente) Magnetita
(tecnologia emergente)
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Objetivo Geral
P d ã d lf f Produção de sulfato ferroso por
processo hidrometalúrgico!processo hidrometalúrgico!
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Oxidação da Pirita e Ação da Bactéria
A ação bacteriana pode aumentar a oxidação da ç p çpirita (2) em um fator de 106.
2FeS (s) + 7O (aq) + 2H O —> 2Fe2+ + 4H+ + 4SO 2- (1)2FeS2(s) + 7O2(aq) + 2H2O > 2Fe + 4H + 4SO4 (1)
4Fe2+ + O2(aq) + 4H+ —> 4Fe3+ + 2 H2O (2)
Então aumenta a Então, aumenta a quantidade de ferro
férrico na drenagem ácida férrico na drenagem ácida de mina (DAM).Acidithiobacillus ferrooxidans
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Objetivo Principal
Desenvolver uma rota para a produção de cristaisesenvolver uma rota para a produção de cristaisde sulfato ferroso n-hidratado (FeSO4 nH2O) a partirda pirita presente nos rejeitos de carvão.da pirita presente nos rejeitos de carvão.
DESAFIO:Converter ferro férrico (Fe3+)( )
em ferro ferroso (Fe2+)
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Aplicações do Sulfato ferroso (FeSO4)
O lf f d li ã iO sulfato ferroso tem grande aplicação em nosso meio,na área da saúde, agricultura, indústria, entre outros.
Medicamentos Fertilizantes Tratamento de Água
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Aplicações do Sulfato ferroso (FeSO4)
O sulfato ferroso pode ser encontrado em vários estados de hidratação:vários estados de hidratação:
FeSO4 H2O (mineral: szomolnokita) F SO 4H O ( i l i )FeSO4 4H2O (mineral: rozenita)FeSO4 5H2O (mineral: siderotil) FeSO4 7H2O (mineral: melanterita)
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Metodologia Experimental: 1ª etapa
Representação Esquemática do Planejamento Experimental
1ª etapa
Produção de um lixiviado rico em Ferico em Fe
2ª etapa
Conversão do Fe3+ para Fe2+ e Cristalização do Sulfato ferrosoCristalização do Sulfato ferroso
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Metodologia Experimental: 1ª etapa
Produção do Lixiviado Rico em Ferro
Coluna deColuna de Lixiviação
R i i t d
Rejeito Piritoso(65% de pirita)
Recipiente de AcumulaçãoBomba de
RecirculaçãoRecirculação
Imagem da coluna de lixiviação
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Metodologia Experimental: 2ª etapa
Conversão do Fe3+ para Fe2+
Lâmpadas UV
Imagem do Fotoreator
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Metodologia Experimental: 2ª etapa
Cristalização do Sulfato Ferroso
Análises:
Purificado com álcool etílico - DRX (Difração de Raios X)- MEV (Microscopia Eletrônica de Varredura)
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Resultados: 2ª etapa
- Estudos de Conversão do Fe3+ para Fe2+p
COLUNA 1 – CONTROLE
COLUNA 2 – 3 LÂMPADAS UV
COLUNA 3 – 10 LÂMPADAS UV
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Resultados: 2ª etapa
Cristais de Sulfato FerrosoCristais de Sulfato Ferroso
COLUNA 2 – 3 LÂMPADAS UV COLUNA 3 – 10 LÂMPADASUV
Cristais de sulfato ferroso obtidos nas colunas 2 e 3
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Resultados:
Coluna 2
Coluna 3
C t i ã d lf t f btid DRX MEVCaracterização do sulfato ferroso obtido por DRX e MEV..
O composto cristalino obtido foi a melanterita (FeSO47H2O).
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Resultados:
• A recuperação de ferro na forma de melanterita emp çrelação ao ferro pirítico existente nas colunas, variaramde 8.5 to 9.0%.
COLUNASRECUPERAÇÃO DE MELANTERITA(%)
Fe melanterita / Fe melanterita / Fe melanterita/COLUNAS Fe melanterita /
Fe2+Extraído
Fe melanterita /
FeTotal Extraído
Fe melanterita/
Fe Pirítico
Coluna 1 Controle 0.0 0.0 0.0Coluna 2Coluna 23 Lâmpadas UV 75.0 50.0 9.0Column 310 Lâmpadas UV 63.7 53.7 8.5
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Conclusões:
• Os resultados demonstraram que é possível produzirsulfato ferroso heptaidratado (melanterita) a partir desulfato ferroso heptaidratado (melanterita) a partir derejeitos de carvão, empregando um processo de lixiviaçãosob ação de radiação ultravioleta (UV).
• Este estudo possibilita a obtenção de um novo produto devalor agregado na mineração de carvão, tendo comomatéria-prima rejeitos de carvão, permitindo a minimizaçãodo impacto ambiental.
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Estudos em andamento
ESTUDOS EM ESCALA PILOTO PARA A PRODUÇÃO DE SULFATO FERROSO A PARTIR DE REJEITOS DA
MINERAÇÃO DE CARVÃOObjetivos:• implantar uma unidade piloto de produção de sulfato ferroso a partir de rejeitos da mineração de carvão;
j
• operar a unidade piloto, produzindo lotes de sulfato ferroso e caracterizando a qualidade do produto obtido;caracterizando a qualidade do produto obtido;
• obter parâmetros de processos, tais como: massa dep p ,sulfato ferroso produzido por massa de rejeito de carvão;tempo dos ciclos de lixiviação e redução fotoquímica;
d i i t d l i dconsumo de insumos e energia no processo; metodologia depurificação do sulfato ferroso.
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Agradecimentos ☺
Obrigada a todos pela atenção!Ob g d odos pe e ç o
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Agradecimentos ☺