EXTRAÇÃO DE ACIDOS HUMICOS A PARTIR DO REJEITO DA CONCENTRAÇÃO DE CARVÃO MINERAL POR DIFERENTES METODOS

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Herman Marreiro Borja
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1 EXTRAÇÃO DE ACIDOS HUMICOS A PARTIR DO REJEITO DA CONCENTRAÇÃO DE CARVÃO MINERAL POR DIFERENTES METODOS RENZON COSME 1 EDUARDO BROCCHI 2, DEBORAH DICK 3 1 Departamento de Engenharia de Materiais, PUC-RIO; 2 Instituto de Química, UFRGS; 3 Departamento de Engenharia de Materiais, PUC-RIO

Planejamento experimental 4. Materiais e métodos 1.

2 Sumário 1. Introdução/justificativa 2. Objetivos 1. Objetivo geral 2. Objetivos específicos 3. Planejamento experimental 4. Materiais e métodos 1. Sínteses 2. Caracterização 5. Resultados e Discussões 6. Agradecimento

3 1.- Introdução Apesar do carvão causar graves impactos ao meio ambiente, ele é uma importante fonte geradora de energia, onde as principais razões são: Grande abundância de reservas; Distribuição geográfica das reservas; Possui um baixo custo e estabilidade nos preços, comparados a outros combustíveis. Mais recente, no Brasil em particular, voltou a despertar interesse de estudos alternativos para o carvão(novos tratamentos,otimização do uso, controle ambiental, aproveitamento de rejeitos), pelo CNPq criando o programa rede carvão. Carvão vão durar pelo menos nos próximos 119 anos Combate às mudanças climáticas vai custar um acréscimo de US $ 4.7trillion entre 2010 e 2050, sem a CAC. Usinas de carvão do século 21 emitem 40% menos CO2 do que as usinas de carvão do século 20 A utilização do carvão aumentará 53% nos próximos 20 anos

4 Fonte: BP Introdução

5 1.- Introdução No processamento do carvão mineral brasileiro: 50 60% de carvão (ROM) é descartado-rejeito. Os depósitos de Rejeito de carvão tem presença de pirita (FeS2) = DAM Contaminação da água e solo

6 Rejeito de Carvão = novo mineiro 1.- Introdução Rejeito podem conter teor de pirita entre 60 70% Beneficiamento: Concentrados com elevado teor (> 90% FeS2) Alternativa para o meio ambiente e econômico a produção dos Ácidos Humicos

1.- Introdução Os Acidos Humicos(AHs), na atualidade, têm uma grande importância devido às funções de disponibilidade de nutrientes, atuando como agente quelante ou transportador e distribuidor de

7 1.- Introdução Os Acidos Humicos(AHs), na atualidade, têm uma grande importância devido às funções de disponibilidade de nutrientes, atuando como agente quelante ou transportador e distribuidor de cátions. O AH é produzido naturalmente pela decomposição da matéria orgânica e pela atividade dos microorganismos que aceleram a produção de húmus (substancias humicas (AH, AF e Humina)). No presente trabalho o AH é obtido partir de carbono elementar condensado, que sem a presença de microorganismos, vai ser oxidado com oxidantes fortes e métodos que acelerem a produção de AH.

8 a. fonte de nutrientes para as plantas b. retenção de cátions c. complexação de elementos tóxicos d. complexação de micronutrientes e. estabilidade da estrutura do solo f. infiltração e retenção de água ate 20 vezes seu peso g. aeração h. atividade microbiana i. seqüestro do CO Introdução

9 2 - Objetivo 2.1 Objetivo geral Avaliar a produção de Ácidos Humicos a partir da oxidação do rejeito de carvão mineral, através de processamentos Fisioquímicos, eletroquímico e Alta pressão. 2.2 Objetivos específicos Realizar a sínteses das Substancias Húmicas usando processo físico-químico, (oxidação com acido nítrico); Realizar a sínteses das Substancias Húmicas usando processo eletroquímico, (eletrooxidação ); Realizar a sínteses das Substancias Húmicas usando processo alta pressão, (reator batelada);

10 eletroquímica 3.- Planejamento Experimental Carvão mineral Rejeito de Carvão Mineral moagem peneiração Alta Pressão SINTESES Processo Fisioquímico PURIFICAÇÃO CARACTERIZAÇÃO

11 Sínteses por eletroquímica 4.- Materiais e Métodos Temperatura ( C) A concentração do eletrólito (H 2 SO 4 ) ( %) Tempo Hr Tipo de eletrodo Pt Pt/Ir). Tipo de solução eletrólito H2SO4, H2SO4 Fe +2 e Fe+3 NaOH Cátodo Ánodo Referencia partículas < 250mesh, massa 5Kg, 400 ml eletrólito

4.- Materiais e Métodos Sínteses por Alta Pressão Temperatura (100 150

5-1 M) Tempo 2 5 10Hr partículas < 250mesh, soluções HCl, NaOH, HNO3

12 4.- Materiais e Métodos Sínteses por Alta Pressão Temperatura ( C) concentração do álcali (NaOH) (0, M) Tempo Hr partículas < 250mesh, soluções HCl, NaOH, HNO3 Pressão Max. = 3000 psig Temperatura Max. = C Agitação Max = 600 rpm Volumen max = 600 ml

Sínteses por Processos Químicos Volumem (30 50 80) 4.

13 Sínteses por Processos Químicos Volumem ( ) 4.- Materiais e Métodos concentração de Oxidante (HNO 3) ( %) Tempo Hr partículas < 250mesh, soluções de HCl, HNO3, H2SO4 e NaOH

14 Carvão oxidado Técnica Convencional da Obtenção de ácidos Húmicos IHSS =International Humic Substance Society Method Fonte: Stevenson 1994

15 4 Resultados e Discussões Processos Químicos - mecanismo 40%, 5 Hr, 50ml

16 Eficiência (%) Eficiência (%) AH-HCL AH AH-H2SO4 AH-NAOH 6 AH-HNO HNO3 Soluções HCl H2SO4 NaOH Concentração (%) Parâmetros Otimizados Temperatura (ebulição), 5Hr, <250mesh partículas, 1N, 50mL - NaOH Temperatura (ebulição), 5Hr, <250mesh partículas, 40%, 50mL H2SO4, HCl, HNO3

16 14 12 10 8 6 4 2 NaOH-ELE H2SO4-ELE H2SO4-ELE-Fe+3 H2SO4-ELE-Fe+2 0 0 5 10 15 20 25 16 14 12 10 8 6 4 2 0 H2SO4 Soluções

17 Eficiência (%) Eficiência (%) 4 Resultados e Discussões Eletroquímica Parâmetros ótimos forem: H 2 SO 4 (40%) e NaOH 1N, 80 O C, 400mL de solução e 1,2V(V Vs SCE) no anodo, Pt eletrodo NaOH-ELE H2SO4-ELE H2SO4-ELE-Fe+3 H2SO4-ELE-Fe H2SO4 Soluções H2SO4 + Fe+2 H2SO4 + Fe+3 NaOH AH Tempo (h) Curvas de polarização de 0,02 g/ml carvão (40% H 2 SO 4, 0,2M Fe(III) e 0,2M Fe(II)) em correntes que variam de 0,1 a 0,4 ma, e a temperatura de operação de 80 C.

18 4 Resultados e Discussões Eletroquímica mecanismo Proposta

19 Eficiência (%) Eficiência (%) 4 Resultados e Discussões Pressão Parâmetros otimizados: 5Hr, 250mesh; 1N NaOH; 0,5N HCl, 200 0C 12 AH AH-NaOH AH-HCl 2 0 NaOH Soluções HCL HNO3(0,01N) HNO3(0,05N) 0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 Concentração (mol/l)

20 4 Resultados e Discussões Analises Espectroscópico Espectros de CP/MAS 13C NMR de AH, obtidos pelos métodos de PQ, ELE e PRESS, na solução de HCl e NaOH

21 5 Conclusões

22 5 Conclusões A oxidação do RJ com os métodos (PQ, PRESS e ELE) para a obtenção de AH, apresentaram eficiências maiores em relação ao método da IHSS. O método PQ-HNO 3 apresentou maior eficiência (20,18%) de AH em relação aos demais métodos, com os parâmetros otimizados. Conclui-se que a concentração e a temperatura influenciaram significativamente na produção do AH. Os resultados obtidos com o método PRESS indicaram que a pressão teve influência significativa na produção de AH, com todas as soluções (NaOH, HCL e HNO 3 ). Neste último caso, obteve-se uma eficiência de 4,19% AH, com pressão a 18 bar (PRESS) e 1,05% AH sem pressão (1bar) e temperatura de ebulição (PQ). O método ELE apresentou uma eficiência de 11,97% superior ao produzido pelo método PQ (7,1%), na produção de AH, com a mesma solução H 2 SO 4. Ao adicionar íons Fe +2 e Fe +3, aumentou-se significativamente a eficiência da produção de AH em relação aos demais métodos (PQ e PRESS). No análise de 13C RMN verificou-se que o CARVAO FOI FUNCIONALIZADO em sua estrutura.

23 6 Agradecimento

24 OBRIGADO

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