Avaliação da rota bio-termo-hidrometalúrgica para redução do teor de fósforo no minério de ferro
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) |
Texto Completo: | http://app.uff.br/riuff/handle/1/27069 |
Resumo: | A demanda por minério de ferro em todo o mundo vem aumentando continuamente implicando assim no aumento do volume de mineração que ocorre a geração de minérios com baixa concentração de ferro e maiores impurezas. Visando o aumento do teor de ferro em minério empobrecido tem sido empregadas tecnologias de concentração possibilitandose minerar jazidas com menores teores de ferro e maiores contaminantes, dentre eles o fósforo. Porém o teor de fósforo tem um impacto significativo nos processos de obtenção do aço. Sendo assim, uma alternativa para redução do teor do elemento fósforo em minérios contaminados é a realização de um prétratamento visando atingir o limite de fósforo aceitável no minério de ferro antes da sua utilização na produção de aço. O processo de lixiviação ácida é considerado um processo econômico para a desfosforação do minério de ferro, no entanto, dependendo da maneira como o elemento de fósforo esteja contido no minério o mesmo exigirá a aplicação adicional de energia. Neste trabalho, propõese, para a adição de energia nas partículas de minério de ferro, o aquecimento através de energia de microondas devido sua eficiência na geração de calor. O aquecimento de partículas de minério de ferro utilizando energia de microondas tem se mostrado eficaz devido as diferentes interações entre os minerais presentes na ganga e o campo magnético gerado pelas microondas trazendo assim benefícios para a cinética da remoção de fósforo. Neste contexto, a presente tese estuda a viabilização de uma rota integrada Bio – Termo – Hidrometalúrgica. Inicialmente, um tratamento bacteriano é utilizado como etapa de desbaste utilizando a cepa bacteriana Burkholderia caribensis, sendo seguida por um tratamento de rápido aquecimento e resfriamento (geração de fissuras e sítios de reações) e finalizando com lixiviação com ácido sulfúrico na concentração de 0,2M. A quantificação do fósforo em todas as etapas foi realizada no Laboratório de Análises químicas localizado no Centro de Tecnologia Mineral e mantido pelo Ministério da Ciência e Tecnologia (CETEM / MCTI), onde foi utilizada a técnica de espectroscopia de emissão ótica com plasma indutivamente acoplado (ICP – OES). Através de análises por difratometria de raiosX e aplicando o método de Rietveld foi possível demonstrar a composição mineralógica das amostras de minério de ferro antes e após o tratamento das partículas utilizando cepa bacteriana e energia de microondas. O efeito do aquecimento e arrefecimento rápido da amostra foi considerado eficiente para promover a formação de fissura nas partículas de minério de ferro aumentando assim a eficiência do processo de lixiviação. A microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi utilizada para analisar a estrutura antes e após o processo de aquecimento e arrefecimento das partículas de v minério de ferro. Consequentemente foi observada a geração de fraturas aumentando assim a superfície de reação. Foi utilizado também o método estatístico de delineamento composto central para avaliar a influência dos parâmetros na eficiência da remoção do fósforo. Com base nas análises desta rota concluise que seria possível uma remoção de até 70% do fósforo contido na forma complexada. |
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Sendo assim, uma alternativa para redução do teor do elemento fósforo em minérios contaminados é a realização de um prétratamento visando atingir o limite de fósforo aceitável no minério de ferro antes da sua utilização na produção de aço. O processo de lixiviação ácida é considerado um processo econômico para a desfosforação do minério de ferro, no entanto, dependendo da maneira como o elemento de fósforo esteja contido no minério o mesmo exigirá a aplicação adicional de energia. Neste trabalho, propõese, para a adição de energia nas partículas de minério de ferro, o aquecimento através de energia de microondas devido sua eficiência na geração de calor. O aquecimento de partículas de minério de ferro utilizando energia de microondas tem se mostrado eficaz devido as diferentes interações entre os minerais presentes na ganga e o campo magnético gerado pelas microondas trazendo assim benefícios para a cinética da remoção de fósforo. Neste contexto, a presente tese estuda a viabilização de uma rota integrada Bio – Termo – Hidrometalúrgica. Inicialmente, um tratamento bacteriano é utilizado como etapa de desbaste utilizando a cepa bacteriana Burkholderia caribensis, sendo seguida por um tratamento de rápido aquecimento e resfriamento (geração de fissuras e sítios de reações) e finalizando com lixiviação com ácido sulfúrico na concentração de 0,2M. A quantificação do fósforo em todas as etapas foi realizada no Laboratório de Análises químicas localizado no Centro de Tecnologia Mineral e mantido pelo Ministério da Ciência e Tecnologia (CETEM / MCTI), onde foi utilizada a técnica de espectroscopia de emissão ótica com plasma indutivamente acoplado (ICP – OES). Através de análises por difratometria de raiosX e aplicando o método de Rietveld foi possível demonstrar a composição mineralógica das amostras de minério de ferro antes e após o tratamento das partículas utilizando cepa bacteriana e energia de microondas. O efeito do aquecimento e arrefecimento rápido da amostra foi considerado eficiente para promover a formação de fissura nas partículas de minério de ferro aumentando assim a eficiência do processo de lixiviação. A microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi utilizada para analisar a estrutura antes e após o processo de aquecimento e arrefecimento das partículas de v minério de ferro. Consequentemente foi observada a geração de fraturas aumentando assim a superfície de reação. Foi utilizado também o método estatístico de delineamento composto central para avaliar a influência dos parâmetros na eficiência da remoção do fósforo. Com base nas análises desta rota concluise que seria possível uma remoção de até 70% do fósforo contido na forma complexada.Reforma das UniversidadesThe demand for iron ore in the world is continuously increasing, leading to increase the volume of mining with low grade iron ore with higher impurities. Aiming at the increase of the iron content in ore new technologies have been developed which anables mining with smaller contents of iron and larger contaminants, including phosphorus. The phosphorus has significant impact on the steelmaking processes. Thus, an alternative to the reduction of phosphorus content in the ores is a pretreatment to reach the acceptable limit of phosphorus for the the actual steelmaking tecnologies. The acid leaching process is considered an economical method for the dephosphorization of the iron ores; however, depending on the complex molecules requires the application of additional energy. In this work, we propose, for the addition of energy in particles of the iron ore, the microwave energy heating due to its efficiency in heat generation. In this context, in this thesis the feasibility of an integrated route termed Bio Term Hydrometallurgical. Initially, a bacterial treatment is used as a rough step using bacterial leaching using Burkholderia caribensis cepas, followed by a treatment with rapid heating and cooling (generating cracks in the particles) and ending the process with the leaching with sulfuric acid at a concentration of 0.2M . The quantification of phosphorus at all stages was carried out at the Laboratory of Chemical analysis located in Mineral Technology Center and maintained by the Ministry of Science and Technology (CETEM / MCTI), where was used the optical emission spectroscopy with inductively coupled plasma (ICP OES) analysis method. Xray diffractometry technique with Rietveld refining method was used to analyse the mineralogical composition of the samples of iron ore before and after treatment of the particles using bacterial and microwave energy treatment. The effect of rapid heating and cooling of the sample was considered effective for promoting the formation of fissures in the particles of iron ore thus increasing the efficiency of the leaching process. The scanning electron microscopy (SEM) was used to analyze the structure before and after the process of heating and cooling of the iron ore particles. Consequently, it was observed the generation of fractures thereby increasing the reaction surface. It was also used statistical method fo experimental design to evaluate the influence of the parameters on phosphorus removal efficiency. Based on the analysis of this route it is concluded that around 70% of phosphorus remotion could be achieved for the complexed mineral form.135 p.Castro, José Adilson dehttp://lattes.cnpq.br/4613010410524009Nascimento, Marisahttp://lattes.cnpq.br/9774625171574351Fonseca, Gláucio Soares dahttp://lattes.cnpq.br/9663765935778795Ferreira, Fláviohttp://lattes.cnpq.br/8741029675242016Vernilli Junior, Fernandohttp://lattes.cnpq.br/2230628461899396Casqueira, Rui de Góeshttp://lattes.cnpq.br/2291092785725982http://lattes.cnpq.br/6654619536235311Silva, Leonardo Martins da2022-11-25T13:18:50Z2022-11-25T13:18:50Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfSILVA, Leonardo Martins da. Avaliação da rota bio-termo-hidrometalúrgica para redução do teor de fósforo no minério de ferro. 2015. 135 f. 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