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

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.

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).

Introdução

Produção de CarvãoProdução de Energia

Mi ã B fi i t

ç g

Mineração Beneficiamento

Rejeitos de Carvão

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).

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).

Como resolver este problema???Como resolver este problema???

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)

Objetivo Geral

P d ã d lf f Produção de sulfato ferroso por

processo hidrometalúrgico!processo hidrometalúrgico!

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

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+)

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

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)

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

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

Metodologia Experimental: 2ª etapa

Conversão do Fe3+ para Fe2+

Lâmpadas UV

Imagem do Fotoreator

Metodologia Experimental: 2ª etapa

Cristalização do Sulfato Ferroso

Análises:

Purificado com álcool etílico - DRX (Difração de Raios X)- MEV (Microscopia Eletrônica de Varredura)

Resultados: 2ª etapa

- Estudos de Conversão do Fe3+ para Fe2+p

COLUNA 1 – CONTROLE

COLUNA 2 – 3 LÂMPADAS UV

COLUNA 3 – 10 LÂMPADAS UV

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

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).

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

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.

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.

Agradecimentos ☺

Obrigada a todos pela atenção!Ob g d odos pe e ç o

Agradecimentos ☺