ANÁLISE DO USO DE CAULIM DURO COMO MATERIAL DE PARTIDA NA SÍNTESE DE FILOSSILICATOS DO TIPO 2:1

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Materiais

Autores

Serrao, F. (UFPA) ; Rocha, J. (UFPA) ; Brito, C.E. (UFPA) ; Neves, R.F. (UFPA) ; Valenzuela Diaz, F.R. (UFPA) ; Hildebrando, E.A. (UFPA)

Resumo

O Brasil é referência na produção de caulim, especialmente na região Amazônica com ênfase no Pará, Amapá e Amazonas. A elevada produção resulta em uma quantidade significativa de rejeitos, que sem um destino adequado pode causar problemas sociais e ambientais. Este trabalho visa utilizar o caulim duro, considerado como estéril e inviável para indústria de papel, avaliando a possibilidade do seu uso como matéria prima na síntese de filossilicatos do tipo 2:1. O material de partida e as fases formadas como produto reacional foram caracterizados por difração de raios X e na etapa de preparo do material, o caulim duro foi calcinado a 700 °C por duas horas. As reações de síntese foram realizadas através do método hidrotérmico, com a utilização de autoclaves a 150 °C em 24 e 48 horas.

Palavras chaves

rejeito; caulim duro; mica

Introdução

As argilas são consideradas materiais com grande capacidade de modificação superficial, o que possibilita a formação de uma gama de produtos, e por isso, os argilominerais vêm ganhando mais espaço nas áreas de pesquisa [1]. Dentre os minerais argilosos que se destacam pela sua utilização, podemos relacionar os argilominerais micáceos [2]. As micas são aluminossilicatos, pertencentes à subclasse dos filossilicatos. Estes minerais apresentam unidade estrutural básica, onde duas camadas tetraédricas de sílica envolvem uma camada octaédrica de alumina, apresentando assim uma estrutura cristalina do tipo 2:1 [3]. Apesar deste argilomineral ser muito comum na natureza, um dos principais motivos para se buscar a sua forma sintética, é que as ocorrências em depósitos naturais apresentam vários inconvenientes, como a existência de impurezas, o que limita de sobremaneira, o seu uso em potencial em determinadas aplicações industriais [4], tornando assim necessária a busca pelo emprego das argilas sintéticas afim de controlar esse possível problema [5, 6]. A vantagem do uso de micas sintéticas em comparação com a mica natural encontra-se relacionada com variáveis como a pureza e a composição, já que, com o uso de argilominerais sintéticos é possível minimizar ou até evitar esses problemas. Pois, a síntese de argilominerais, permite de certa forma controlar a quantidade de substituições isomórficas nos sólidos sintetizados levando a modificações na composição e propriedade dos mesmos, e consequentemente, ao surgimento de novas aplicações em uma ampla diversidade de produtos da indústria contemporânea [7-9]. Assim, este trabalho tem como objetivo sintetizar hidrotermicamente minerais micáceos, utilizando como material de partida, o caulim duro da região amazônica [10].

Material e métodos

Materiais de Partida: O caulim duro em sua forma natural foi concedido por uma indústria que realiza o beneficiamento de caulim para cobertura de papel instalada no estado do Pará. Como agente mineralizante foi usado hidróxido de potássio de grau analítico e para completar a mistura foi utilizado nitrato de manganês. Calcinou-se o caulim a 700 °C por 2 horas em forno tipo mufla, e depois o mesmo foi passado em peneira de 200 mesh, para uma melhor uniformização do tamanho das partículas. Método de síntese: Preparou-se uma mistura com medidas estabelecidas por cálculos estequiométricos, com proporções adequadas de água, nitrato de manganês (5,0236 g), caulim duro calcinado (2,00 g) e hidróxido de potássio (5,1821 g), todos misturados respectivamente, formando o gel de síntese. Os produtos de reação, foram obtidos através de síntese hidrotérmica em autoclaves de aço inoxidável , com volume de 48 ml, levaram-se os geis autoclavados para a estufa com temperatura de 150 °C, permanecendo por um tempo de 24 e 48 horas. Após este processo, filtrou-se e lavou-se o produto até alcançar um pH de aproximadamente 7,0; em seguida o mesmo foi levado à estufa para a secagem obtendo, por fim, o produto sintético final.

Resultado e discussão

Caulim duro "in natura" (CDIN) Analisando o difratograma do caulim duro "in natura" (CDIN), nota-se que a análise mineralógica do material apresenta picos característicos do mineral caulinita, onde situam-se a aproximadamente 12,4° (7,13 Å), 19,9° (4,44 Å) e 24,9° (3,56 Å). Apresenta também picos que são característicos do mineral anatásio em aproximadamente 25,3° (3,51 Å). Já os picos próximos de 26,9° (3,31 Å), indica a existência do mineral quartzo. Caulim duro calcinado (CDC) A difração de raios X do caulim duro calcinado (CDC) apresenta picos com característica de fases mineralógicas de anatásio (25,28° / 3,52 Å) e quartzo (26,97° / 3,30 Å). Observa-se ainda, que os picos referentes a caulinita desapareceram indicando desta forma que houve desidroxilação deste argilomineral resultando num material com características amorfas de acordo com as análises observadas. Caulim duro sintetizado 24 (CDS24) e 48 horas (CDS48) De acordo com os resultados apresentados nas difrações de raios X (Figuras 1 e 2), dos produtos de síntese realizados a 150 °C durante 24 e 48 horas, observam-se picos com características sugestivas de minerais do tipo 2:1, ou seja, existem indícios da presença de minerais do grupo das micas nos principais picos cristalográficos das amostras sintetizadas evidenciados pelas posições em aproximadamente 2Ɵ = 8,6° (10,2 Å), 18,9° (4,6 Å), 33,5° (2,6 Å) e 59,1° (1,5 Å). Verifica-se que no difratograma da amostra CDS48 os picos apresentam-se mais bem definidos significando, talvez muito provavelmente, um maior aspecto cristalino do que a amostra CDS24, demonstrando que o tempo de síntese interfere de forma considerada na cristalinidade do material sintetizado.

Difratograma do CDS24.


Difratograma do CDS48

Conclusões

A aplicação do caulim duro calcinado mostrou-se uma matéria prima interessante dentro das condições estudadas, pois foi possível produzir argilominerais do tipo 2:1, aplicando síntese hidrotérmica a 150 °C, com indicativos de boa cristalinidade, principalmente no tempo de 48 horas, demonstrando melhores resultados com o aumento do tempo de síntese. O método mostra-se eficaz como uma alternativa para a utilização do caulim duro na obtenção de argila sintética do grupo das micas.

Agradecimentos

Referências

[1] MORAES, S.B.; BOTAN, R.; LONA, L. M. F. Síntese e caracterização de nanocompósitos de poliestireno/hidroxissal lamelar. Quim. Nova, Vol. 37, No. 1, 18-21, 2014.
[2] SOUZA SANTOS, P. Ciência e Tecnologia de Argilas, 2a Ed., vol.1, Edgar Blucher, São Paulo: 1989.
[3] Rochas & Minerais Industriais/Ed. Adão Benvindo da Luz e Fernando Antonio Freitas Lins. 2a.Ed. - Rio de Janeiro: CETEM/MCT, 2008.
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