ÁREA: Materiais
TÍTULO: Obtenção de Hidróxidos Duplos Lamelares a partir de Lama Vermelha
AUTORES: MARTINS, T. A. (UFPA) ; CORRÊA, J. A. M. (UFPA) ; GALVÃO, C. F. (UFPA) ; TENÓRIO, T. C. R (UFPA) ; PEREIRA, P. M. (UFPA) ; SANTOS, S. S. (UFPA) ; RODRIGUES, E. (UFPA)
RESUMO: Um resíduo que representa um passivo ambiental resultante de atividades minerárias é a
lama vermelha (LV), rica em metais trivalentes, a qual é oriunda do processo de
obtenção da alumina a partir da bauxita. Entre as aplicações que visam o aproveitamento
desses metais, sugere-se na literatura a síntese de hidróxidos duplos lamelares (HDLs),
com adição de substâncias ou soluções enriquecidas em metais bivalentes. Neste
trabalho, a DRX foi utilizada na caracterização de HDL sintetizado a partir de LV e dos
produtos formados por meio de tratamento térmico a 450, 600, 700 e 1000º C. Os
resultados mostraram que o composto sintetizado apresentou os picos característicos dos
HDLs e o tratamento térmico foi determinante na formação de óxido misto.
PALAVRAS CHAVES: lama vermelha, hidróxido duplo lamelar, difração de raios-x
INTRODUÇÃO: Dentre as várias técnicas de caracterização de materiais, a técnica de difração de
raios X (DRX) é a mais indicada na determinação das fases cristalinas. Dentre as
vantagens da DRX para a caracterização de fases, destacam-se a simplicidade e rapidez
do método, a confiabilidade dos resultados obtidos (pois o perfil de difração obtido
é característico para cada fase cristalina), a possibilidade de análise de materiais
compostos por uma mistura de fases e uma análise quantitativa destas fases (ALBERS et
al., 2002).
Um resíduo que representa um passivo ambiental resultante de atividades minerárias é
a lama vermelha (LV), rica em metais trivalentes, a qual é oriunda do processo de
obtenção da alumina a partir da bauxita (SILVA FILHO, 2007). Entre as aplicações que
visam o aproveitamento desses metais, sugere-se na literatura a síntese de hidróxidos
duplos lamelares (HDLs), com adição de substâncias ou soluções enriquecidas em metais
bivalentes (MENZIES, 2004).
Os HDLs apresentam folhas octaédricas exibindo combinações de um ou mais metais
bivalentes e trivalentes e um espaço interfoliar contendo ânions e moléculas de água.
Usualmente, estes materiais são submetidos a tratamento térmico a fim de produzir
óxidos mistos com elevados diâmetro e volume de poros e elevada área superficial,
características essenciais para seu uso como catalisadores e adsorventes,
possibilitando até mesmo sua aplicação como trocadores aniônicos em soluções aquosas
(MARTINS et al, 2009).
Neste trabalho, a DRX foi utilizada na caracterização de HDL sintetizado a partir de
LV e dos produtos formados por meio de tratamento térmico a 450, 600, 700 e 1000º C,
avaliando a mudança de fase e o efeito da temperatura no grau de cristalinidade dos
óxidos formados.
MATERIAL E MÉTODOS: O HDL foi sintetizado pelo método de coprecipitação, utilizando LV como precursora
dos metais trivalentes (Fe3+ e Al3+) e solução ácida de ZnSO4•7H2O como precursora do
metal bivalente (Zn2+). Foi tratado termicamente e caracterizado por meio de Difração
de Raios-X.
As amostras receberam a seguinte nomenclatura: ZnHDLT04 – amostra sintetizada;
ZnHDLT04-450, ZnHDLT04-600, ZnHDLT04-750 e ZnHDLT04-1000 – amostras tratadas
termicamente a 450, 600, 750 e 1000ºC, respectivamente.
As fases mineralógicas no composto sintetizado e nas amostras calcinadas foram
determinadas por difração de raios X, método do pó, em um difratômetro de raios-X
PANalytical X'Pert com goniômetro PW 3050/60 (teta/teta),modelo PW3373/00, foco fino
longo, 1200 W, 40 kV e com tubo de raios X cerâmico de anodo de Cu (ka = 1,5406 Å). A
aquisição de dados foi de 5 a 75º 2theta.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A Fig. 1 apresenta o difratograma de raios X da amostra ZnHDLT04.O composto
apresentou difratograma característico dos HDLs, com os valores do ângulo 2theta dos
principais picos e os respectivos valores de d apresentados na tabela. Os valores
obtidos encontram-se de acordo com os valores de referência – ficha 01-089-0460(PDF-
ICDD). Os planos de difração em (003) e (006) indicam que a simetria é romboédrica,
pois o valor obtido para o parâmetro c é três vezes o espaçamento basal (7,53596 Å).O
deslocamento dos picos (110) e (113) ocorre devido ao Zn2+ na estrutura, que eleva o
valor do parâmetro de cela a. Por meio da intensidade e largura dos picos é possível
observar que o composto apresenta uma boa cristalinidade e organização quanto ao
empilhamento das lamelas.A Figura 2 mostra o efeito do aumento de temperatura na
estrutura do HDL. Esses compostos apresentam faixas de temperatura onde certas
espécies são decompostas. Segundo Crepaldi e Valim (1998), até 450ºC, ocorre a
decomposição de parte das hidroxilas e do carbonato intercalado, colapsando a
estrutura lamelar, como pode ser observado no difratograma da amostra ZnHDLT04-
450(Fig. 3b). De 450 até 600ºC observa-se a decomposição do restante das hidroxilas
formando um óxido misto, conforme pode ser observado no difratograma da amostra
ZnHDLT04-600 (Fig. 3c), o qual apresenta picos de ZnO(01-089-7102-PDF-ICDD) e
FeIIFeIII2O4(01-075-0449-PDF-ICDD). O difratograma da amostra ZnHDLT04-750 (Fig. 3d)
mostra uma pequena melhora no grau de cristalinidade destes óxidos, sendo melhor
evidenciada no difratograma da amostra ZnHDLT04-1000 (Fig. 3d), no qual é possível
observar um aumento na intensidade e no alongamento dos picos e a separação de picos
que encontravam-se superpostos, bem como o aparecimento de novos picos.
CONCLUSÕES: A DRX foi eficiente na caracterização do HDL sintetizado a partir da lama vermelha e os
óxidos formados por tratamento térmico. O composto apresentou picos característicos dos
materiais tipo hidrotalcita, os quais revelaram uma boa cristalização. Os difratogramas
evidenciaram as etapas de desidratação, desidroxilação e descarbonatação típicos destes
materiais, que ocasionam a perda da estrutura lamelar e formação de óxidos mistos.
Mostraram também que os picos se tornam mais intensos e alongados com o aumento da
temperatura, aumentando assim o grau de cristalinidade destes óxidos.
AGRADECIMENTOS: Ao PPGG-UFPA e ao CNPq.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ALBERS, A. P. F.; MELCHIADES, F. G.; MACHADO, R.; BALDO, J. B.; BOSCHI, A. O. Um método simples de caracterização de argilominerais por difração de raios X. Revista Cerâmica, Vol. 48, nº 305, 2002.
CREPALDI, E. L; VALIM, J. B. Hidróxidos duplos lamelares: síntese, estrutura, propriedades e aplicações. Revista Química Nova, Vol. 21, nº 3, 1998.
MARTINS, T.A.; PEREIRA, P.M.; BATISTA, J.; RODRIGUES, E.. Efeitos da inserção de elemento terra rara na estrutura da hidrotalcita. 49º Congresso Brasileiro de Química, Rio de Janeiro, 2009.
MENZIES, N.W.; FULTON, I.M.; MORRELL, W.J. Seawater Neutralization of Alkaline Bauxite Residue and Implications for Revegetation. J. Environ. Qual. Vol. 33, p. 1877-1884, 2004
SILVA FILHO, E. B.; ALVES, M. C. M.; DA MOTTA, M. Lama vermelha da indústria de beneficiamento de alumina: produção, características, disposição e aplicações alternativas. Revista Matéria, Vol. 12, nº 2, p. 322-338, 2007.
