Estudo da oxidação de pirita em meio alcalino através de modelagem termodinâmica e de análises por difração de raios-x, espectroscopia de infravermelho e raman

• Autor(a) principal: Claudia Lima Caldeira
• Data de Publicação: 2005
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8DWFU2
• topic: carbonato; Pirita; oxidação; raman; Engenharia metalúrgica; Tecnologia mineral; Hematita; Piritas Oxidação

A oxidação de pirita em soluções alcalinas foi investigada através de modelagem termodinâmica e análises por difração de raios-X, espectroscopia por infravermelho e Raman. Os efeitos do pH e da composição da solução na formação de diferentes fases sólidas e solúveis foram explicados com base na solubilidade do ferro e na formação de complexos. Um modelo consistente foi proposto para explicar o aumento da taxa de oxidação da pirita em meio bicarbonato /carbonato, baseando-se na formação de complexos de ferro-carbonato. Evidências termodinâmicas e experimentais da formação das diferentes fases são apresentadas. De acordo com a termodinâmica, a hematita é o principal produto sólido formado na oxidação de pirita em meio alcalino. Em condições metaestáveis, os diagramas Eh-pH mostram a possibilidade de formação de ferridrita (produto inicial da rápida hidrólise de Fe(III)) na faixa de pH entre 2 e 14, e potencial redox superiores a 0,25. Os diagramas de estabilidade indicam, ainda, que complexos solúveis de ferro-carbonato podem ser formados entre pH 8-12, coexistindo com a pirita. Para valores de pH > 11 e condições oxidantes, apenas a espécie Fe(OH)4- é estável, mesmo na presença de íons carbonato/bicarbonato. As análises por difração de raios-X, espectroscopia por infravermelho e micro-Raman mostram que diferentes produtos de oxidação são formados em função da composição da solução e do pH. Em soluções de hidróxido de sódio (pH 8,5 e 10), a hematita e a feroxihita são identificadas como fases principal e minoritária, respectivamente. Em pH 12,5, apenas a ferridrita foi identificada. Na oxidação da pirita em sistema bicarbonato/carbonato, Fe(III)-green rust e ferridrita aparecem como os principais produtos formados. Propõe-se que os processos de hidrólise, oxidação e precipitação dos íons ferrosos gerados no processo de oxidação de pirita sejam afetados pela formação de complexos solúveis de Fe(II)/Fe(III)-CO3. Dois caminhos distintos explicam os resultados obtidos. Em sistema hidróxido e em condições de baixa solubilidade de íons ferro (pH 8,5 e 10), a oxidação de pirita leva à formação de hematita. Com o aumento do pH até 12,5 e o conseqüente aumento da solubilidade do ferro, pela presença de Fe(OH)4-, a ferridrita torna-se o óxido predominante. Em sistema carbonato/bicarbonato, ferridrita e Fe(III)-GRCO3 foram as principais fases identificadas. A formação desses produtos também foi relacionada ao aumento da solubilidade de íons ferro através da formação de complexos solúveis de Fe(II) e Fe(III) com os íons carbonato e hidroxila. A transformação de ferridrita em uma fase mais estável (por ex., hematita e goetita) foi impedida pela elevada concentração / adsorção de íons silicatos, liberados pelo contato da solução com o reator de vidro. A identificação de compostos de carbonato nos produtos de oxidação de pirita foi possível, pela primeira vez, com a utilização da espectroscopia por infravermelho - reflectância difusa. É importante destacar que os complexos de ferro-carbonato são formados em condições similares àquelas nas quais as maiores taxas de oxidação de pirita são relatadas. Considerando-se o mecanismo de oxidação, entende-se que a formação de complexos solúveis de Fe(II)-CO3 favorece a oxidação de ferro, que por sua vez favorece a cinética global de oxidação de pirita em sistema carbonato.