OBTENÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE ÓXIDOS MISTOS DE NIÓBIO E TÂNTALO A PARTIR DA COLUMBITA/TANTALITA

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Materiais

Autores

Silva, G.R.B. (IFRN) ; Costa, G.M. (IFRN) ; Medeiros, J. (IFRN) ; Ramalho, T.E.B. (UFRN) ; Barbosa, C.M. (IFRN)

Resumo

Neste trabalho foi obtida uma mistura de óxidos de nióbio e tântalo a partir do mineral columbita/tantalita extraído do município de Santa Cruz, RN. Inicialmente o mineral foi preparado fisicamente para que sua composição e granulometria estivessem adequadas aos processos de síntese posteriores, passando, assim, pelas etapas de moagem, peneiramento e quarteamento, seguido de caracterização por difração de raios-X (DRX) e fluorescência de raios-X (FRX). Na sequência o mineral foi lixiviado durante 8 horas a 70°C para eliminação de ferro, manganês, estanho e demais metais presentes na sua composição. Após a realização do tratamento foram realizadas as caracterização de difração de raios-X (DRX) e fluorescência de raios-X (FRX)para avaliar o tratamento realizado.

Palavras chaves

ÓXIDOS; NIÓBIO; TÂNTALO

Introdução

Nas últimas décadas, o Brasil passou por várias fases exploratórias distintas na área de extração mineral. Todas ditadas pelo mercado mundial e pelas suas expectativas. A evolução foi drástica. Mudaram as commodities, a metodologia, a tecnologia, os enfoques, a estratégia e a eficiência. Independente dessa imensa evolução ainda é necessário o mais importante: o ser humano que irá digerir e transformar todos estes parâmetros em uma descoberta: o exploracionista. Ao longo de muitas décadas a extração mineral (pedreiras, lavras e mineradoras), tem se firmado como uma atividade que, além de gerar empregos e ser fonte extra de renda para pequenos proprietários rurais, sobretudo nas localidades onde não há desenvolvimento ou perspectivas de melhoria social, também é uma atividade que causa enormes impactos ambientais, muitos destes irreversíveis (MACHADO, 2012). Em 2013, o Brasil apresentou participação importante no cenário mundial de reservas minerais. Baseando-se em comparações com os dados de reservas econômicas fornecidos pelo United States Geological Survey (USGS), o Brasil é possuidor das maiores reservas de nióbio (98,2%), barita (53,3%) e grafita natural (50,7%) em relação ao resto do mundo. O país se destacou também por suas reservas de tântalo (36,3%) e terras raras (16,1%), ocupando a posição de segundo maior detentor destes bens minerais. Os minérios de níquel, estanho e ferro também apresentaram participação significativa de valores de reserva a nível mundial (DNPM, 2014). Por tratar-se de um mineral constituído, em sua maioria, por nióbio e tântalo, a columbita/tantalita tem sido estudada como elementos base na obtenção de novos materiais cerâmicos, sendo a sua purificação um objeto de estudo neste trabalho.

Material e métodos

Como a columbita/tantalita é um mineral com alta quantidade de elementos presentes, foi realizado o quarteamento e boa homogeneização, seguido de uma moagem e peneiramento. Após a preparação da matéria-prima e a devida caracterização de suas amostras realizou-se o processo de tratamento do mineral por meio da fusão do mesmo junto ao fundente bissulfato de potássio, entretanto, a columbita/tantalita, devidamente preparada e caracterizada, e o fundente foram pesados em balança analítica, na proporção 7:1 de fundente e mineral, respectivamente, e misturados com auxílio de almofariz e pistilo, a fim de se obter uma mistura sólida homogênea. Essa mistura foi levada a aquecimento, em cadinho de platina, com o auxílio do bico de Bunsen até cessar a liberação de gases. Portanto, após a fusão da matéria-prima com o bissulfato de potássio realizou-se o tratamento hidrometalúrgico por meio da lixiviação do minério utilizando ácido clorídrico P.A. a quente, a 70°C, para conversão de possíveis óxidos de ferro, manganês e demais contaminantes presentes no mineral em cloretos solúveis para uma posterior eliminação dos mesmos por lavagem, sob agitação por aproximadamente 8 horas, seguido de um repouso de aproximadamente 15 horas. Após o período de descanso foi realizada uma filtração e lavagem com solução de ácido acético 1% v/v em ebulição e em seguida com água à quente a fim de eliminar vestígios de cloretos convertidos durante o tratamento ácido e fases orgânicas presentes no mineral, bem como os íons K+ e SO42- presentes. O mineral tratado foi caracterizado por difração de raios X (DRX) e fluorescência de raios X (FRX) para verificar se o tratamento realizado apresentou eficácia.

Resultado e discussão

No mineral bruto observou-se a presença de 46,13 % de óxido de nióbio (NbO) frente a 23,98 % de óxido de tântalo (Ta2O5), além de um percentual de óxido de ferro (Fe2O3) de 11,58 %, o que classifica esse mineral como ferrocolumbita (FOUCAULT; RAOULT, 1995). É notório observar, ainda, um elevado percentual de óxido de estanho, sob a forma de cassiterita (SnO2), da ordem de 11,74%, que é variável de acordo com a região de obtenção do minério. A presença de demais componentes, com concentração abaixo de 1%, não foi significativa para esta análise. Através da análise do mineral tratado previamente com ácido clorídrico P.A. sem passar primeiramente pela etapa de fusão alcalina com bissulfato de potássio é possível observar que o processo não foi eficiente, mesmo num longo período de reação (8 horas), demonstrando a necessidade da etapa de fusão alcalina para que ocorra a abertura mineralógica e desta forma os elementos presentes no mineral tenham maior reatividade com o ácido. A utilização do ácido clorídrico P.A. como agente lixiviante do mineral previamente fundido com bissulfato de potássio, durante um período de 8 horas de agitação, a temperatura de 70 °C, se mostrou eficiente na eliminação do ferro e do manganês a níveis abaixo de 1%, como já demonstrado por Barbosa (2013) em trabalhos anteriores. O ataque com ácido clorídrico provoca a formação de cloretos solúveis dos metais presentes no mineral, majoritariamente Fe e Mn, eliminados durante a filtragem e lavagem do pó restante. A cassiterita (SnO2) não foi removida por essa etapa de lixiviação, permanecendo com níveis elevados na composição do mineral tratado, mostrando ineficácia do ataque ácido com HCl na remoção do estanho.A nível de purificação do mineral, portanto, a lixiviação com ácido clorídrico não foi total.

Difratograma de Raios-X da columbita quantificada

Conclusões

Os objetivos iniciais desse trabalho foram alcançados, obtendo-se óxido misto de nióbio e tântalo. Foi verificado que o processo de purificação do mineral columbita/tantalita com ácido clorídrico obteve sucesso no tocante a eliminação dos óxidos de ferro e manganês, em sua maioria, presentes no mineral de partida, porém ineficaz, na concentração, temperaturas e tempos de lixiviação testados, na eliminação da cassiterita (SnO2) presente em elevada concentração, fazendo-se necessária uma etapa posterior de lixiviação para obtenção de sua total purificação.

Agradecimentos

À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pelo suporte financeiro. Ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do N

Referências

BARBOSA, C. M. Síntese e caracterização do carbeto misto de nióbio e tântalo nanoestruturado a partir da columbita [(Fe, Mn) (Nb, Ta)2O6]. 73 f. 2013. Dissertação (Mestrado – Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais, Universidade Federal do Rio Grande do Norte). Natal, 2013.
FOUCAULT, A.; RAOULT, J. F. Dictionnaire de Géologie. 4. ed. Paris: Masson, 1995.
MACHADO, T. G. Estudo da adição de resíduo de scheelita em matriz cerâmica: formulação, propriedades físicas e microestrutura. 143 f. 2012. Tese (Doutorado – Programa de Pós-Graduação de Ciências e Engenharia de Materiais, Universidade Federal do Rio Grande do Norte). Natal, 2012.