BENEFICIAMENTO DE PIRITA PROVENIENTE DA MINERAÇÃO DE CARVÃO: LIXIVIAÇÃO EM SOLVENTE ORGÂNICO

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Ambiental

Autores

Oliveira, C.M. (UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE - UNESC) ; Machado, C.M. (UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE - UNESC) ; Benedet, K.M. (UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE - UNESC) ; Santos, K.G. (UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE - UNESC) ; de Noni Jr, A. (UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE - UNESC) ; Cargnin, M. (UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE - UNESC) ; Oliveira, A. (UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE - UNESC) ; Peterson, M. (UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE - UNESC)

Resumo

A pirita (FeS2), mineral abundante na natureza, é tratada como rejeito na mineração de carvão, associando-se a problemas ambientais. O beneficiamento do resíduo sólido, elevando seu teor de dissulfeto de ferro, contribui para torná-lo um subproduto de maior valor agregado. Este trabalho avalia o incremento no percentual de enxofre como resultado da lixiviação do rejeito em solventes orgânicos. A análise elementar comprovou que a acetona, comparada ao diclorometano, é mais eficiente na purificação. Através da metodologia de um planejamento fatorial 2k, estipularam-se parâmetros como número de lixiviações e tempo de processo que podem elevar em até 18,5% a pureza da pirita.

Palavras chaves

Pirita; Beneficiamento; Solvente orgânico

Introdução

Por estar associada com estratos geológicos logo acima ou abaixo do feixe de carvão (PETERSON, 2008), na indústria carbonífera a pirita é considerada rejeito, correspondendo a maior parte dos resíduos sólidos gerados no processo de mineração (NASCIMENTO et al., 2002). Quando exposto ao ar e a água, o rejeito piritoso sofre oxidação, contribuindo para geração de drenagem ácida de mina, responsável pela contaminação das águas com metais bio-acumulativos (EVANGELOU, 1995). Apesar de sua condição de resíduo, a pirita pode ser precursora de produtos como enxofre, fertilizantes e sulfatos ferrosos (PETERSON, 2008). Pesquisadores estudam também sua propriedade de semicondução (ZHANG et al., 2013). Elevar o grau de pureza da pirita fortalece a possibilidade de transformá-la em matéria-prima para variados processos industriais, condicionando-a a subproduto de maior valor agregado (OLIVEIRA et al., 2014). Neste contexto, tem-se por objetivo avaliar o desempenho do diclorometano e da acetona como solvente para redução das impurezas do rejeito piritoso.

Material e métodos

A pirita, proveniente do rejeito de carvão mineral, foi coletada manualmente (processo de catação) no município de Treviso / SC. Com auxílio de britador mandíbula, moinho de discos e moinho excêntrico com bolas de alta alumina, seu tamanho de partícula médio foi reduzido para 11,75 µm. Imergiu-se o rejeito piritoso, na concentração de 0,02 kg/L, em diferentes soluções. O sistema foi submetido à agitação magnética (agitador Fisatom 752A) e na sequência, filtrado a vácuo (bomba a vácuo Prismatec 131). A secagem da pirita retida se deu a 40oC em estufa a vácuo Marconi MA 030/12. Os solventes empregados foram i. solução 50% em volume de acetona (Lafan, 99,5% P.A.) e ii. solução 0,23 M de diclorometano (Vetec, 99,5% P.A.). Parâmetros como tempo de agitação e reprodução do processo (número de vezes em que a pirita é lixiviada) seguiram a metodologia estatística de um planejamento fatorial 2k com dois fatores e três pontos centrais (Tabela 1). O teor de enxofre do rejeito in natura e dos lixiviados foi estimado em analisador elementar LECO SC632. Comparando os resultados dos dois solventes, para aquele que promoveu maior incremento nesse valor, fez-se a análise estatística dos dados, sugerindo os melhores parâmetros para o processo de lixiviação. Amostras preparadas por prensagem no formato de pastilha com uma proporção (aproximada) de 95% de brometo de potássio (KBr) e 5% de pirita foram submetidas a espectroscopia de infravermelho (espectrofotômetro de FTIR marca Shimadzu, modelo IRPrestige-21). A análise foi realizada por transmitância, com uma velocidade de 0,2 cm/s e uma resolução de 4 cm-1 com intervalo de 400 a 4000 cm-1.

Resultado e discussão

Cálculos estequiométricos demonstram que a pirita pura possui ~53,4% de enxofre (CONCER, 2013). Para o rejeito coletado, esse teor é de 39,6%. Logo, estipula-se que o percentual de pirita presente em sua composição é de ~74,2%. A Tabela 1 traz os resultados obtidos por análise elementar para as amostras lixiviadas. Observa-se que o beneficiamento em acetona promove maiores teores de enxofre (purificação mais eficiente). Assim, empregando esses valores como variáveis respostas, a análise estatística dos dados (Tabela 1) mostrou que, com 99% de confiança e no intervalo testado, o fator reprodução foi significativo e com efeito positivo: quanto maior o número de reproduções, maior o teor de enxofre. Sugere-se então, como parte de um procedimento para purificação da pirita proveniente da mineração do carvão, que o rejeito seja lixiviado três vezes consecutivas e por 20 minutos em solução de acetona. Para o material estudado, esse processo elevou a pureza em ~18,5%. Os espectros de FTIR da Figura 1 mostram o pico característico do dissulfeto de ferro em 416 cm-1 (PETERSON, 2008). A banda forte e larga centrada em 3406 cm-1 e o pico em 1621 cm-1 são atribuídos à umidade (FENG et al., 2015). A região dos 2920 cm-1 está relacionada com ligações alifáticas (BANDYOPADHYAY et al., 2000). Bandas no intervalo de 900 a 1200 cm-1 (1126, 1075 e 1008 cm-1) e o pico em 603 cm-1 indicam a presença de sulfatos de ferro (DUNN et al., 1992). Picos na região de absorção de 547 e 470 cm-1 comprovam que a pirita estudada contém óxidos de ferro (PETERSON, 2008). Certifica-se da purificação do material por comparação entre os espectros das piritas. A lixiviação em solução de acetona reduziu a intensidade dos picos de impurezas, exceto para os relacionados aos óxidos de ferro.

Matriz de dados do planejamento fatorial 2k, teor de enxofre e análise estatística dos dados para determinação dos parâmetros de lixiviação


FTIR das piritas in natura e lixiviada em solução de acetona

Conclusões

A pirita estudada, por compor o rejeito da mineração de carvão, contém matéria orgânica. Óxidos e sulfatos de ferro também foram identificados por espectroscopia de infravermelho. O beneficiamento baseado na lixiviação em solução de acetona mostrou maior eficiência em relação ao uso da solução de diclorometano. A análise estatística do planejamento experimental adotado indicou que o fator reprodução é significativo para o teor de enxofre. Lixiviações consecutivas em solução de acetona reduziram a quantidade de sulfatos e compostos orgânicos, elevando, por consequência, a concentração de FeS2.

Agradecimentos

A CAPES (Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior) e ao programa de iniciação científica PIBIC pelo suporte financeiro.

Referências

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