Caracterização dimensional, morfológica e estrutural de partículas de calcário e dolomito cominuídas em moinho planetário e o estudo da aglomeração de ultrafinos

• Autor(a) principal: BARROS, Filipe Brito Marinho de
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFPE
• Texto Completo: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/35157
• topic: Engenharia nuclear; Rochas carbonáticas; Moagem de alta energia; Difração de raios X; Decomposição térmica; Espectroscopia RPE; Aglomeração

As aplicações do calcário e dolomito na granulometria ultrafina (< 10 μm) estão relacionadas à pureza, à distribuição de tamanhos e à morfologia das partículas. Nesta granulometria, as rochas carbonáticas são empregadas, por exemplo, na produção de polímeros, fármacos, papel e celulose. A moagem em moinhos de alta energia é utilizada por garantir elevados fatores de redução de tamanho sem comprometer a pureza do estado particulado. Porém, além do alto consumo energético, o processamento de ultrafinos é dificultado pela aglomeração e por modificações estruturais induzidas pela ação mecânica da moagem. Neste contexto, o trabalho teve como objetivo investigar a influência do tempo de moagem sobre a distribuição granulométrica, as modificações estruturais e a decomposição térmica em partículas ultrafinas de calcário e dolomito processadas em moinho planetário de bolas. Foram empregadas amostras de duas procedências: calcário metamórfico (Currais Novos, RN), com predominância de calcita (CaCO₃), e dolomito sedimentar (Jandaíra, RN), com predominância de dolomita (CaMg(CO₃)₂). Os ensaios foram realizados com potes (250 ml) e bolas (25; 10 mm) de zircônia, em doze intervalos de tempo entre 1 e 1920 minutos, a 300 rpm. As técnicas de espalhamento laser, absorção-dessorção de gás (BET-BJH) e microscopia eletrônica de varredura foram empregadas para realizar a caracterização dimensional e morfológica das partículas. Os resultados mostraram que o limite aparente de moagem foi alcançado após 60 minutos para o calcário (D50 = 12,33±0,58 μm) e após 480 minutos para o dolomito (D50 = 6,35±0,19 μm), ocorrendo aglomeração nos tempos seguintes aos respectivos limites de moagem, sobretudo para o dolomito. Para a análise das modificações estruturais foi utilizado a difração de raios X (DRX) e a espectroscopia RPE em amostras irradiadas (5 kGy). Avariação do tamanho do cristalito e da deformação plástica da estrutura mostrou que as modificações estruturais foram significativas no dolomito, principalmente nos tempos onde ocorreu aglomeração. Com isso, concluiu-se que houve a mudança do comportamento frágil para dúctil entre os tempos de 240 e 480 minutos na amostra de dolomito, evidenciado pelo expressivo aumento da deformação plástica e redução do tamanho de cristalito. Os espectros RPE das amostras irradiadas evidenciaram que a ação mecânica da moagem induz a formação de centros paramagnéticos no calcário (fator g 1,9999) e dolomito (fator g 2,0026). As curvas de decomposição térmica foram realizadas em um equipamento de análise termodiferencial (ATD) e termogravimétrica (TG) em atmosfera de CO₂. O calcário não apresentou uma variação significativa nas análises térmicas. Para o dolomito a calcinação apresentou uma redução de ~30 °C na temperatura da reação e de ~40 % na energia de ativação com o aumento do tempo de moagem. Observou-se que essas reduções estão associadas ao surgimento de um novo evento térmico na temperatura de ~650 °C. Esse novo evento está associado às modificações estruturais causadas pela ação mecânica da moagem. O comportamento distinto observado para o calcário e o dolomito em relação aos efeitos gerados pela ação mecânica da moagem foi explicado pela textura mais refinada do dolomito. Os mecanismos de deformação plástica afetam a decomposição térmica do dolomito. Porém, não foi possível estabelecer relação clara entre a formação dos aglomerados e os centros paramagnéticos.