Mestrado Integrado em Engenharia do Ambiente Laboratórios de Ciências do Ambiente I Módulo: Minas. Trabalho realizado a 16 de Abril de 2015

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Ayrton Covalski de Escobar
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Mestrado Integrado em Engenharia do Ambiente Laboratórios de Ciências do Ambiente I Módulo: Minas Trabalho realizado a 16 de Abril de 2015 Separação de Materiais Usando Propriedades Diferenciais:

1 Mestrado Integrado em Engenharia do Ambiente Laboratórios de Ciências do Ambiente I Módulo: Minas Trabalho realizado a 16 de Abril de 2015 Separação de Materiais Usando Propriedades Diferenciais: Separação Magnética Turma 1 Grupo 6 Daniela Castro Margarida Vaz Professora: Aurora Silva A realização deste trabalho teve como principal objetivo a separação de granadas de uma areia de praia através da separação magnética. Foi feita a análise quantitativa, por fluorescência de raio x, tanto da amostra inicial como de cada um dos produtos obtidos no separador magnético, de modo a comparar a quantidade de elemento presente nessas mesmas amostras. 30 de Maio de 2015

2 Índice Introdução 3 Procedimento.4 Material...5 Observações...5 Resultados Obtidos. 6 Cálculos..7 Rendimento ponderal 7 Recuperação do Manganês.7 Rendimento ponderal total da operação de separação magnética.. 8 Recuperação total da operação de separação magnética....8 Discussão dos resultados....8 Conclusão...9 Referências 10 2

3 Introdução A separação de materiais tem como finalidade isolar substâncias, ou outras misturas, nos seus dois ou mais componentes puros/originais. Existem diversos métodos de separação consoante o tipo de mistura que se trate: homogénea (White, 2005) as substâncias que a constituem não podem ser identificadas, pois possuem as mesmas propriedades -, heterogénea (White, 2005) apresenta duas ou mais fases e é possível identificar os componentes da mistura - ou coloidal Coloides são misturas heterogéneas de pelo menos duas fases diferentes, com uma das fases na forma sólida, liquida ou gás, fase dispersa, misturada com a fase continua (sólido, líquidos ou gás) (Senisse, 2012). Neste trabalho utilizamos o método de separação magnética, tendo como amostra inicial a areia (mistura heterogénea). Esta separação teve como principal finalidade separar a substância magnética do resto da mistura, mais especificamente, separar a areia (não magnéticos) da limalha de ferro (magnético) através de um íman. Inicialmente, passou-se a amostra inicial de areia pelo Separador Jones, de modo a obter uma amostra com o peso desejado, de seguida procedeu-se à análise quantitativa da amostra obtida, através do equipamento de fluorescência de Raio X. Na 2ª etapa do trabalho, passamos duas vezes a mistura pelo separador magnético, a diferentes intensidades, pesando os produtos obtidos em ambos os ensaios. No final desta etapa é também efectuada a análise quantitativa dos produtos. A análise por fluorescência de raios X possui grandes vantagens como o baixo custo de análise, geralmente requer baixo consumo de reagentes e vidraria, gera pouco ou nenhum resíduo, o que também a torna ideal para se trabalhar em análises de rotina. (Pataca, Bortoleto, & Bueno, 2005) 3

4 Procedimento (procedimento do manual da disciplina) 1ª Etapa Amostragem Pesar a amostra de material entregue no início da aula; Fazer passar a totalidade do material pelo Separador Jones de forma a obter duas amostras de material aproximadamente iguais (em peso e calibre) e rejeitar uma das amostras; Com a metade do material que ficou, repetir o passo anterior até obter duas amostras de aproximadamente 300 gramas; Pesar o material destinado à separação magnética e, utilizando o equipamento de fluorescência de RX, fazer a análise quantitativa desse mesmo material. 2ª Etapa - Separação magnética Verificar se os recipientes destinados à recolha dos diferentes produtos separados estão devidamente limpos. Caso não o estejam dever-se-á proceder à sua limpeza; Colocar os coletores do material junto do separador magnético. A recolha dos produtos magnéticos faz-se lateralmente, enquanto que a recolha dos produtos não magnéticos se faz no final da correia; Pedir para ligar o separador magnético, que deverá ser regulado para uma baixa intensidade de campo; Alimentar cuidadosamente o separador magnético de modo a que este não se engasgue. Para isso a alimentação deverá ser colocada numa camada monogranular, na correia de alimentação; Quando todo o material tiver passado no separador retirar cuidadosamente os diferentes recipientes e pesar cada um deles; Aumentar a intensidade do campo magnético; Utilizar o material que saiu na correia, material não magnético, e repetir a operação de separação magnética de modo a recuperar o material de menor permeabilidade magnética; 4

5 Proceder à análise química por fluorescência de Raio X de cada um dos produtos obtidos em ambos os ensaios. o Material Separador Jones; Separador magnético de discos; Areia de praia; Tabuleiros em inox; Vidro de relógio; Bacias; Equipamento de fluorescência de Raio X. o Observações 1ª Etapa De modo a obter 300 gramas de amostra de areia fez-se passar a amostra duas vezes pelo Separador Jones, pois a amostra inicial era de 1143g; O peso da amostra obtida após passar pelo separador Jones não foi exatamente 300g, mas muito próximo 278g. 2ª Etapa No 1ºensaio a intensidade do campo magnético foi de 4A, no 2ºensaio a intensidade foi aumentada para 8A. O excesso de alimentação acarreta a formação de oclusões de minerais não magnéticos, dentro dos flocos magnéticos, prejudicando a separação, a seco, principalmente quando se trabalha com material fino e de elevada susceptibilidade. (Sampaio & Luz, 2014) 5

6 Resultados Obtidos Peso da amostra de areia inicial: 1143g Peso do material a passar no separador magnético: 278g Tabela 1 Pesos parciais obtidos dos magnéticos e não magnéticos obtidos na separação magnética 1º ENSAIO PRODUTOS SEPARADOS PESOS PARCIAIS Magnéticos 1,64g Não Magnéticos 276g 2º ENSAIO Magnéticos 7,76g Não Magnéticos 269g Tabela 2 Análise quantitativa, por fluorescência de Raio X, de cada um dos produtos obtidos nos 2 ensaios e da amostra inicial Amostra inicial Não magnéticos Magnéticos (1º Ensaio) Magnéticos (2º Ensaio) Elemento ppm ± ppm ± ppm ± ppm ± Ca K Ti Ba Mn Fe Zn As Pb Rb Zr

7 Sr Mo Sn Cr Cu Ag Cálculos o Rendimento ponderal Rendimento ponderal = Massa de material magnético Massa de material inicial 1ºEnsaio: Rendimento ponderal = 1, ºEnsaio: Rendimento ponderal = 7, = 5, = 2, o Recuperação do Manganês Recuperação = Massa de material magnético teor do elemento Massa de material inicial teor do elemento 1ºEnsaio: Recuperação = 1, = 3,

8 2ºEnsaio: Recuperação = 7, = 6,10 o Rendimento Ponderal Total da separação magnética Rendimento Ponderal Total = (1,64 + 7,76) 278 = 3, o Recuperação Total da operação de separação magnética Recuperação Total = (1, ) + (7, ) = 6,39 Discussão de Resultados Após ser feita uma divisão da amostra inicial (massa = 1143g) duas vezes, através do Separador Jones, para se obter uma massa aproximada de 300g (massa obtida = 278g), procedeu-se à separação magnética da areia. Durante a separação magnética, foram realizados 2 ensaios a diferentes intensidades. No primeiro ensaio, o rendimento ponderal obtido foi de 5, e a recuperação de manganês (elemento escolhido pelo grupo, a partir da análise de fluorescência de Raio X) foi de 3, Neste ensaio a separação magnética realizou-se a uma intensidade de 4A. Por outro lado, o segundo ensaio que foi realizado com o dobro da intensidade (8A), apresentou um rendimento ponderal de 2, e uma recuperação de manganês de 6,10. Na totalidade da amostra, o valor obtido para o rendimento ponderal foi de 3, e para a recuperação foi de 6,39. 8

9 Comparando os resultados obtidos nos dois ensaios, pode-se verificar que, a uma maior intensidade é possível recuperar uma maior quantidade de elementos magnéticos. A tabela 2 confirma esta afirmação, pois no segundo ensaio é verificado um aumento da quantidade de elementos não magnéticos recuperados a partir da amostra que sofre a separação, relativamente ao primeiro ensaio. Desta forma, conclui-se que com uma maior intensidade resulta uma maior recuperação de elementos metálicos. Conclusão A fluorescência de Raio X permite determinar a quantidade de cada elemento presente na amostra, por conseguinte, a partir desta avaliação é possível recolher a informação necessária para proceder a uma analise da experiencia laboratorial. Em conclusão, os valores obtidos foram os esperados, pois vão ao encontro da relação estabelecida entre a intensidade e a quantidade de elementos magnéticos recuperados após a separação magnética, ou seja, a uma maior intensidade corresponde uma maior quantidade de elementos magnéticos recuperados. 9

10 Referências o Manual da disciplina; o Pataca, L. C., Bortoleto, G. G., & Bueno, M. I. (2005). DETERMINAÇÃO DE ARSÉNIO EM ÁSUAS CONTAMINADAS USANDO FLUORESCENCIA DE RAIO- X POR ENERGIA DISPERSIVA. Quim. Nova, Vol.28,Nº4, ; o Sampaio, J. A., & Luz, A. B. (2014). SEPARAÇÃO MAGNÉTICA E ELETROSTÁTICA. In CETEM (pp ). Rio de Janeiro; o Senisse, C. A. (2012). Obtençõ de estruturas celulares de óxido de cério a partir de solução coloidal (gelcasting) e caracterização de sua microestrutura e atividade catalítica na combustão de metano, Dissertação de Mestrado, Faculdade de Engenharia. Universidade do Riogrande do Sul; o White, D. P. (2005). Introdução: matéria & medida. Pearson Education, 9ªedição, Cap.1. 10

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