PRODUÇÃO DE SULFATO FERROSO A DA MINERAÇÃO DE CARVÃO

Transcrição

1 PRODUÇÃO DE SULFATO FERROSO A PARTIR DE REJEITOS DA MINERAÇÃO DE CARVÃO Msc. Eunice Maria Vigânico Dr. Rodrigo de Almeida Silva Prof. Dr. Ivo André Homrich Schneider

2 Introdução O aumento da atividade industrial está associado ao consumo de energia, tornando necessária maior demanda de combustíveis fósseis como: carvão mineral, petróleo e gás natural.

3 Introdução As reservas brasileiras de carvão têm cerca de 30 bilhões de toneladas; Cerca de 30 a 70% do material minerado é refugado; Os rejeitos de carvão apresentam em sua composição a pirita (FeS 2 ), mineral responsável pela geração da drenagem ácida de mina (DAM).

4 Introdução Produção de Carvão Produção de Energia Mineração Beneficiamento i Rejeitos de Carvão

5 Geração de DAM + + DAM A drenagem ácida de mina (DAM) é gerada a partir da pirita presente nos rejeitos de carvão, que em contato com oxigênio e água, oxida-se gerando uma solução com: - baixo ph; - altas concentrações de ferro; -sulfatos e outros metais dissolvidos. Área com geração de drenagem ácida de mina (DAM).

6 Área Impactada REJEITO DE CARVÃO DAM A Região Carbonífera de Criciúma apresenta-se altamente impactada com a DAM, sendo considerada uma das áreas mais poluídas do Brasil (Gomes, 2004).

7 Como resolver este problema???

8 Possíveis Aplicações da Pirita (FeS 2 ) Ácido Sulfúrico (uso tradicional) FeS 2 Coagulantes (tecnologia emergente) Pigmentos (tecnologia emergente) Magnetita (tecnologia emergente) SULFATO FERROSO (tecnologia emergente)

9 Objetivo Geral Produção de sulfato ferroso por processo hidrometalúrgico!

10 Oxidação da Pirita e Ação da Bactéria A ação bacteriana pode aumentar a oxidação da pirita (2) em um fator de FeS > 2+ +4H + +4SO 2-2 (s) + 7O 2 (aq) + 2H 2 O 2Fe 4 (1) 4Fe 2+ + O 2 (aq) + 4H + > 4Fe H 2 O (2) Acidithiobacillus ferrooxidans Então, aumenta a quantidade de ferro férrico na drenagem ácida de mina (DAM).

11 Objetivo Principal Desenvolver uma rota para a produção de cristais de sulfato ferroso n-hidratado (FeSO 4 nh 2 O)apartir da pirita presente nos rejeitos de carvão. DESAFIO: Converter ferro férrico (Fe 3+ ) em ferro ferroso (Fe 2+ )

12 Aplicações do Sulfato ferroso (FeSO 4 ) O sulfato ferroso tem grande aplicação em nosso meio, na área da saúde, agricultura, indústria, entre outros. Medicamentos Fertilizantes Tratamento de Água

13 Aplicações do Sulfato ferroso (FeSO 4 ) O sulfato ferroso pode ser encontrado em vários estados de hidratação: FeSO 4 H 2 O (mineral: szomolnokita) FSO FeSO 4 4H 2 O (mineral: rozenita) FeSO 4 5H 2 O (mineral: siderotil) FeSO 4 7H 2 O (mineral: melanterita)

14 Metodologia Experimental: 1ª etapa Representação Esquemática do Planejamento Experimental 1ª etapa Produção de um lixiviado rico em Fe 2ª etapa Conversão do Fe3+ para Fe2+ e Cristalização do Sulfato ferroso

15 Metodologia Experimental: 1ª etapa Produção do Lixiviado Rico em Ferro Coluna de Lixiviação Rejeito Piritoso (65% de pirita) Bomba de Recirculação Imagem da coluna de lixiviação Recipiente i de Acumulação

16 Metodologia Experimental: 2ª etapa Conversão do Fe 3+ para Fe 2+ Lâmpadas UV Imagem do Fotoreator

17 Metodologia Experimental: 2ª etapa Cristalização do Sulfato Ferroso Análises: Purificado com álcool etílico - DRX (Difração de Raios X) - MEV (Microscopia Eletrônica de Varredura)

18 Resultados: 2ª etapa - Estudos de Conversão do Fe 3+ para Fe 2+ COLUNA 1 CONTROLE COLUNA 2 3 LÂMPADAS UV COLUNA 3 10 LÂMPADAS UV

19 Resultados: 2ª etapa Cristais de Sulfato Ferroso COLUNA 2 3 LÂMPADAS UV COLUNA 3 10 LÂMPADASUV Cristais de sulfato ferroso obtidos nas colunas 2 e 3

20 Resultados: Coluna 2 Coluna 3 Caracterização do sulfato ferroso obtido por DRX e MEV.. O composto cristalino obtido foi a melanterita (FeSO 4 7H 2 O).

21 Resultados: A recuperação de ferro na forma de melanterita em relação ao ferro pirítico existente nas colunas, variaram de 8.5 to 9.0%. RECUPERAÇÃO DE MELANTERITA(%) COLUNAS Fe melanterita / Fe melanterita / Fe melanterita/ Fe 2+ Extraído Fe Total Extraído Fe Pirítico Coluna 1 Controle Coluna 2 3 Lâmpadas UV Column 3 10 Lâmpadas UV

22 Conclusões: Os resultados demonstraram que é possível produzir sulfato ferroso heptaidratado (melanterita) a partir de rejeitos de carvão, empregando um processo de lixiviação sob ação de radiação ultravioleta (UV). Este estudo possibilita a obtenção de um novo produto de valor agregado na mineração de carvão, tendo como matéria-prima rejeitos de carvão, permitindo a minimização do impacto ambiental.

23 Estudos em andamento ESTUDOS EM ESCALA PILOTO PARA A PRODUÇÃO DE SULFATO FERROSO A PARTIR DE REJEITOS DA MINERAÇÃO DE CARVÃO Objetivos: implantar uma unidade piloto de produção de sulfato ferroso a partir de rejeitos da mineração de carvão; operar a unidade piloto, produzindo lotes de sulfato ferroso e caracterizando a qualidade do produto obtido; obter parâmetros de processos, tais como: massa de sulfato ferroso produzido por massa de rejeito de carvão; tempo dos ciclos de lixiviação e redução fotoquímica; consumo de insumos e energia noprocesso;metodologia de purificação do sulfato ferroso.

24 Agradecimentos Obrigada a todos pela atenção!

25 Agradecimentos