A Caracterização do Efluente do Espudomênio

RELATÓRIO TÉCNICO: Caracterização do Efluente do Espudomênio

Anne Carolina Rodrigues Moreira; Cristina Bueno Fonseca; Erik Maurício de Amorim; Evellyn Alves Martins; Gizele Matos de Oliveira; Hellyka Angélica Vieira Marques; Natalia de Freitas Pires; Thaís Annie Francisco de Almeida

Orientadores Metodológicos: Carolina Maria Ferreira dos Santos (Balanços em Processos Industriais) Ionara Fernanda Rezende Vieira (Operações Unitárias I); Julio Cezar Balarini (Termodinâmica Física); Roberto Fernando de Souza Freitas (Transferência de Calor)

Centro Universitário UNA – IPOLI – Curso Engenharia Química

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1. Introdução

O elemento lítio, cujo símbolo na tabela periódica é Li, número atômico 3, massa atômica 7u, possui em sua estrutura três prótons e três elétrons. Pertencendo à família 1A da tabela periódica. É o mais leve dos metais e, assim como os demais metais alcalinos, é altamente reativo, tem grande potencial eletroquímico e baixa densidade. Em sua forma pura, é um metal macio, de coloração branco-prateada, que se oxida rapidamente no ar ou na água (BRAGA e FRANÇA, 2012).

É sabido que o lítio tem maior eficiência para armazenar energia elétrica, sendo proposto como matéria-prima para produção de baterias de longa duração, em aparelhos eletrônicos. Tal capacidade notável de armazenamento também torna o lítio opção para baterias elétricas de automóveis, em substituição aos veículos movidos à base de petróleo. O elemento também é utilizado na composição de graxas, lubrificantes, cerâmicas, vidro e até para a produção de medicamentos. Frente a tal abrangência, observa-se sua ampla aplicação em indústrias químicas, incluindo a farmacêutica, metalúrgica, eletrônica e nuclear (NERY, 2016).

No que se refere às principais reservas deste metal, regiões salares de países como Bolívia, Chile e Argentina se encontram entre os maiores detentores mundiais de reservas deste recurso. Atualmente, o Brasil tem reservas de 48.000 toneladas LiO2 contido (pegmatitos LCT – Lítio - Césio - Tântalo) 0.4% das reservas mundiais (Desconsiderando a Bolívia). E com uma produção de 200 toneladas que equivale a 0,6% da produção mundial (Desconsiderando USA e Bolívia) (PAES, 2017).

Entre as reservas lavráveis de lítio, no Brasil, destacam-se as que se encontram nos municípios de Araçuaí e Itinga, no Vale do Jequitinhonha (FARIELLO, 2010). Um estudo da Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais (CPRM) do Serviço Geológico do Brasil revelou novas reservas no vale do Jequitinhonha, com alto potencial de exploração econômica. Em tais reservas, 45 depósitos de lítio foram localizados associados a pegmatito. Com a descoberta, o país tende a aumentar suas reservas de 0,5% para 8%, com estimativa de esse aumento acontecer até o ano de 2019(GONTIJO, 2017).

Particularmente, o minério de espudomênio é encontrado no estado sólido, e apresenta em sua composição Lítio, Cálcio, Alumínio, e outros elementos químicos em menores quantidades (VERBETES, 2012). As primeiras etapas do processo de beneficiamento do Lítio são britagem e peneiramento. Em seguida, o mineral é concentrado em meio denso sendo misturado a uma solução contendo Ferro Silício que altera a densidade da água para valores próximos aos do espodumênio. A solução mais densa é bombeada para um hidrociclone onde ocorre a concentração do Lítio. Após tal concentração, o teor de Li2O tende a se encontrar na faixa de 4,5% a 5,5% (BRAGA e FRANÇA, 2012).

Após a concentração o mineral é enviado para ser processado na planta química onde é calcinado e moído. O espodumênio é então atacado com ácido sulfúrico para a extração do Li2O. O oxido de lítio é sulfatado, formando o sulfato de lítio, que é solúvel em água. Posteriormente, é lixiviado e separado por filtração. Assim, a fase líquida contendo o sulfato de lítio segue o processo e o rejeito (Silicato de Alumínio) é estocado em aterro controlado (BRAGA e FRANÇA, 2012).

O rejeito (Silicato de Alumínio) possui uma composição de SiO2, Al2O3 e outros, representando 72%, 27% e 1% respectivamente. Existe uma área coberta reservada para o deposito desse resíduo, impedindo a exposição ao sol e sem possibilidade de contaminar o meio ambiente. No local, existe uma grande quantidade estocada desse resíduo, sem grandes finalidades.

Frente ao exposto, verifica-se que o elemento Lítio tende a ser encontrado na forma impura na natureza. Nesse sentido, considerando os minerais espodumênio (Li2O.Al2O3.4SiO4), lepidolita (K2O.Li2O.2Al2O3.6SiO2.2H2O) e petalita (LiAl(Si2O5)2) como fontes minerais do lítio (BRAGA e FRANÇA, 2013 ), o presente trabalho apresenta como objetivo a realização de análise da composição mineralógica de resíduo obtido do processamento do espodumênio visando à sua caracterização.

2. Materiais e métodos

2.1. Amostra

A amostra de resíduo foi obtida a partir do rejeito da mineração do espodumênio, proveniente da CBL (Companhia Brasileira de Lítio) localizada na região de Divisa Alegre – MG. Foi coletado 1kg de silicato de alumínio na forma sólida (pó refinado) com coloração esbranquiçada.

Análises Instrumentais

As análises instrumentais envolveram ensaios Fluorescência de Raios-X, na qual tem fins qualitativos ou quantitativos e se baseia na medição das intensidades dos raios-X característicos emitidos pelos elementos que constituem a amostra, quando excitada por partículas produzidos em aceleradores de partículas ou ondas eletromagnéticas, além do processo mais utilizado que é através de tubos de raios-X (Santos E Gama, 2013).

Empregou-se para análise de Fluorescência de Raio-X marca PANALYTICAL (PHILIPS) PW-2400, pertencente ao Laboratório de Difração e Fluorescência de Raios-X do Departamento de Engenharia de Minas da Universidade de Minas Gerais (DEMIN /UFMG) e os respectivos acessórios de preparação de amostras para análise, com o objetivo de determinar os elementos presentes na amostra. OS dados obtidos foram interpretados com o software SemlO PW2452 versão 2.10.

3. Resultados e Discussão

O gráfico 1 a seguir, apresenta resultados obtidos na análise de Fluorescência de Raio-X. Essa análise forneceu a composição química do material de maneira quantitativa. Com a interpretação das proporções de cada elemento em função das intensidades obtidas para cada um.