Nº Estudo da evolução e tratamento dos gases do processo de redução de óxido de dídimo.

Transcrição

1 COMUNICAÇÃO TÉCNICA Nº Estudo da evolução e tratamento dos gases do processo de redução de óxido de dídimo SILVA, André Luiz Nunis da Palestra apresentada na REUNIÃO INSTITUTO NACIONAL DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA PROCESSAMENTO DE IMÃS DE TERRAS RARAS PARA INDÚSTRIA DE ALTA TECNOLOGIA, 2., 2017, Joinvile. A série Comunicação Técnica compreende trabalhos elaborados por técnicos do IPT, apresentados em eventos, publicados em revistas especializadas ou quando seu conteúdo apresentar relevância pública. Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo S/A - IPT Av. Prof. Almeida Prado, 532 Cidade Universitária ou Caixa Postal 0141 CEP São Paulo SP Brasil CEP Tel /4000 Fax

2 Estudo da evolução e tratamento dos gases do processo de redução de óxido de didímio LPM-LCP

3 Produção de ímãs permanentes

4 Centro de Tecnologia em Metalurgia e Materiais - CTMM Laboratório de Corrosão e Proteção CTMM Laboratório de Processos Metalúrgicos Laboratório Químico (LQ-LPM/CTMM)

5 Voltametria Cíclica Eletrólise Definição rotas Projeto de reatores Construção de reatores (incluindo fornos e automação) Metalotermia Instalação e Start up Testes preliminares

6 Voltametria Cíclica Eletrólise

7 Determinação do coeficiente de difusão da espécie eletroativa Voltametria Entender o mecanismo de eletrodeposição dos íons Nd 3+ e Pr 3+/4+ (redução em uma etapa de 3 elétrons ou em mais de uma etapa)

8 Eletrólise Redução do cátion pela passagem de uma corrente elétrica em meio de sais de fluoretos Vogel et al, 2017 Em condições especiais C + 4F CF 4

9 Liu et al., 2014 IPT (2017) Efeito anódico Completo P C 2.5 wt% Nd 2 O 3 Efeito anódico Parcial C P 1.4 wt% Nd 2 O 3 (not added) Vogel et al., 2017

10 Eletrólise

11 Eletrólise Operação estável BF EF Variação da corrente (A) e voltagem (V) durante a redução eletrolítica do óxido de didímio metálico. BF indica o início da alimentação do óxido e EF indica o fim da alimentação

12 Em determinadas condições de processo, ocorre a produção de PFCs (CF 4, C 2 F 6, e etc.) Vogel and Friedrisch (2017) Os PFCs são aproximadamente 7 mil vezes mais prejudiciais a camada de ozônio do que o CO 2 (Thonstad, 2001).

13 Emissão de PFCs Os Grandes emissores de PFCs Indústria de semicondutores (25 30 % das emissões) Indústria de alumínio (60 70 % das emissões) (Brash, 2012) A estimativa para a indústria de TR é de 0,1 % da produção de alumínio (Wong et al., 2015).

14 Emissões na produção primária de Al Média global de emissões de PFC na indústria do alumínio em t CO 2e /t Al Total de 37 milhões tco 2e em 2016

15 Emissões na produção primária de Al Abatimento Para abatimento dos PFCs, a indústria do alumínio adota o sistema de Dry Scrubbing para adsorção em alumina. A alumína retorna para a célula eletroquímica Eficiência reportada de 99 % (gases que passam pelo equipamento) Figura de Lamb et al, 1982

16 Emissões na produção de Terras Raras Primeiro trabalho publicado para escala industrial. 0,199 t-co 2 /t Nd (Dy 4 vezes mais) (20 Mt/ano de acordo com Vogel et al. 2017) Produção de CO 2e estimada em 14,6 kt/ano

17 Controle de emissões na célula do IPT Como reter esses gases na produção de TR? Será que tecnologias para o Al seriam aqui adequadas. Leito Fixo de óxido de didímio.

18 Intensidade Controle de emissões DRX Nd 2 O 3 + 1,5CF 4 2NdF 3 + 1,5CO 2 G < 0 Análise de Fluorescência Raio-X Nd2O3 Nd(OH)3 Branco E19 E20-E21 Nd 2 O F MnO SiO Fe 2 O CaO SO Cl Al 2 O Provavelmente ocorre a adsorção

19 Proposta de projeto Estudo de retenção de perfluorcarbonos por adsorção em leito de óxido de didímio. Construir um sistema de bancada para avaliar: Fenômenos Curvas de adsorção Eficiência das TRO para adsorção Mestranda: Mônica Yamazaki

20 Proposta de projeto Explorar as condições limite que levam ao efeito anódico Quais fenômenos ocorrem durante o efeito anódico? - Molhabilidade - Fluidodinâmica das bolhas - Transferência de massa Thonstad et al (2001) Vogt (1999) Modelo matemático de predição de densidade de corrente crítica Proposta de doutorado: André Nunis

21 André Nunis Obrigado