A influência do tratamento térmico em óxidos mistos de nióbio e tântalo nanoestruturados a partir da columbita
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Data de Publicação: | 2016 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFRN |
Texto Completo: | https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/23100 |
Resumo: | Neste trabalho foi realizado o estudo do tratamento térmico em uma mistura de óxidos de nióbio e tântalo extraídos a partir do mineral columbita obtido no município de Santa Cruz, RN. Inicialmente o mineral foi preparado fisicamente para que sua composição e granulometria estivessem adequadas as etapas posteriores de extração e tratamento térmico dos óxidos, passando, assim, pelas etapas de moagem, peneiramento e quarteamento para homogeneização das amostras, seguido de caracterização por difração de raios-X (DRX) e fluorescência de raios-X (FRX). Na sequência o mineral foi lixiviado durante 8 horas a 70°C para eliminação de ferro e manganês presentes na sua composição. A fim de eliminar o estanho, presente em altas concentrações no mineral bruto, com percentuais acima de 10%, foram realizadas lixiviações em ácido clorídrico (HCl) durante 8 horas, à 50°C, e 5 horas, à 90°C, com o intuito de trabalhar com a estabilidade térmica da cassiterita (SnO2), porém não foram verificadas mudanças significativas em seu percentual no mineral tratado. Desta forma, foi realizada nova lixiviação por 30 min a 70°C, com uma mistura de ácido fluorídrico (HF) 5M e ácido sulfúrico (H2SO4) 0,5M de modo a solubilizar os óxidos de Nb e Ta e, assim, separá-los da impureza de cassiterita persistente no mineral. Os óxidos hidratados de Nb e Ta foram precipitados com NH4OH e caracterizados por fluorescência de raios-X (FRX), difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microanálise química por energia dispersiva (EDS). Em seguida os óxidos foram calcinados a 800°C, por 5h, e taxa de aquecimento variável; 900°C, por 5h, a 10°C.min-1; e 1000°C com taxa de aquecimento fixa de 10°C.min-1 e tempo de calcinação variável, para que fosse feito o acompanhamento da cristalização dos óxidos. Os óxidos mistos de Nb e Ta foram caracterizados por fluorescência de raios-X (FRX), difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microanálise química por energia dispersiva (EDS) e área superficial específica (BET). A influência da taxa de aquecimento foi verificada nos testes a 800°C. Foi observado um aumento do tamanho de cristais quando a taxa foi reduzida de 10°C.min-1 para 5°C.min-1. Observou-se maior cristalinidade e formação de picos relativos à mudança da fase hexagonal para a fase ortorrômbica dos óxidos à medida que a temperatura de calcinação foi elevada de 800°C a 900°C. À temperatura de 1000°C picos intermediários e de baixa cristalinidade referentes à formação da fase monoclínica do pentóxido de nióbio foram observados. A mudança no tempo de calcinação de 5h para 10h a esta temperatura provocou redução no pentóxido de nióbio à NbO2, evidenciado pelas análises de EDS, e diminuição no tamanho de cristais com consequente elevação da área superficial. Os óxidos calcinados a 900°C apresentaram a maior área superficial dentre os estudados neste trabalho. |
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Inicialmente o mineral foi preparado fisicamente para que sua composição e granulometria estivessem adequadas as etapas posteriores de extração e tratamento térmico dos óxidos, passando, assim, pelas etapas de moagem, peneiramento e quarteamento para homogeneização das amostras, seguido de caracterização por difração de raios-X (DRX) e fluorescência de raios-X (FRX). Na sequência o mineral foi lixiviado durante 8 horas a 70°C para eliminação de ferro e manganês presentes na sua composição. A fim de eliminar o estanho, presente em altas concentrações no mineral bruto, com percentuais acima de 10%, foram realizadas lixiviações em ácido clorídrico (HCl) durante 8 horas, à 50°C, e 5 horas, à 90°C, com o intuito de trabalhar com a estabilidade térmica da cassiterita (SnO2), porém não foram verificadas mudanças significativas em seu percentual no mineral tratado. Desta forma, foi realizada nova lixiviação por 30 min a 70°C, com uma mistura de ácido fluorídrico (HF) 5M e ácido sulfúrico (H2SO4) 0,5M de modo a solubilizar os óxidos de Nb e Ta e, assim, separá-los da impureza de cassiterita persistente no mineral. Os óxidos hidratados de Nb e Ta foram precipitados com NH4OH e caracterizados por fluorescência de raios-X (FRX), difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microanálise química por energia dispersiva (EDS). Em seguida os óxidos foram calcinados a 800°C, por 5h, e taxa de aquecimento variável; 900°C, por 5h, a 10°C.min-1; e 1000°C com taxa de aquecimento fixa de 10°C.min-1 e tempo de calcinação variável, para que fosse feito o acompanhamento da cristalização dos óxidos. Os óxidos mistos de Nb e Ta foram caracterizados por fluorescência de raios-X (FRX), difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microanálise química por energia dispersiva (EDS) e área superficial específica (BET). A influência da taxa de aquecimento foi verificada nos testes a 800°C. Foi observado um aumento do tamanho de cristais quando a taxa foi reduzida de 10°C.min-1 para 5°C.min-1. Observou-se maior cristalinidade e formação de picos relativos à mudança da fase hexagonal para a fase ortorrômbica dos óxidos à medida que a temperatura de calcinação foi elevada de 800°C a 900°C. À temperatura de 1000°C picos intermediários e de baixa cristalinidade referentes à formação da fase monoclínica do pentóxido de nióbio foram observados. A mudança no tempo de calcinação de 5h para 10h a esta temperatura provocou redução no pentóxido de nióbio à NbO2, evidenciado pelas análises de EDS, e diminuição no tamanho de cristais com consequente elevação da área superficial. Os óxidos calcinados a 900°C apresentaram a maior área superficial dentre os estudados neste trabalho.In this work the study of heat treatment in a mixture of niobium and tantalum oxide extracted from columbite mineral obtained in Santa Cruz, RN. Initially the mineral was physically prepared for their composition and grain size were appropriate subsequent steps of extraction and heat treatment of oxides, passing thus the grinding step, screening and quartering for mixing of samples, followed by characterization by X-ray diffraction (XRD) and X-ray fluorescence (XRF). Following the mineral was leached for 8 hours at 70 °C for removal of iron and manganese present in their composition. To eliminate the tin which is present in high concentrations in the raw mineral, with percentages above 10% were conducted leaching for 8 hours at 50 °C and 5 hours at 90 °C in order to work with the thermal stability of cassiterite (SnO2), but significant changes in its percentage in the treated mineral were not verified. Thus, new leaching was performed for 30 min at 70 °C with a mixture of 5M HF and H2SO4 0.5M to solubilize the oxides of Nb and Ta, and so separate them persistent impurity in mineral cassiterite. Hydrated oxides of Nb and Ta were precipitated with NH4OH and characterized by fluorescence X-ray (XRF), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and chemical microanalysis by dispersive (EDS). Then the oxides were calcined at 800 °C for 5h and variable heating rate, 900 ° C for 5h at 10 °C.min-1, and to 1000 °C at a fixed heating rate 10 °C.min-1 and variable time calcination, to be made monitoring the crystallization of oxides. Mixed oxides of Nb and Ta were characterized by fluorescence X-ray (XRF), diffraction X-ray (XRD), scanning electron microscopy (SEM), chemical microanalysis by energy dispersive (EDS) and specific surface area (BET ). The influence of the heating rate was found in testing at 800 °C. An increase in crystal size was observed when the rate was reduced from 10 °C.min-1 to 5 °C.min-1. There was a higher crystallinity and formation of peaks relating to the hexagonal phase shift to the orthorhombic phase of the oxides as the calcination temperature was increased from 800 °C to 900 °C. At a temperature of 1000 °C intermediate and low crystallinity peaks relating to the formation of the monoclinic phase of niobium pentoxide were observed. The change in 5h calcination time for 10h at this temperature caused a reduction in the niobium pentoxide to NbO2, evidenced by the analysis of EDS, and decrease in crystal size with consequent increase in surface area. The oxides calcined at 900 ° C showed the greatest surface area among those studied in this work.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)porCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAÓxidos de nióbio e tântaloColumbitaLixiviaçãoPrecipitaçãoTratamento térmicoA influência do tratamento térmico em óxidos mistos de nióbio e tântalo nanoestruturados a partir da columbitaThe influence of heat treatment in mixed nanostructured oxides of niobium and tantalum from columbiteinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICAUFRNBrasilinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALTiagoFernandesDeOliveira_DISSERT.pdfTiagoFernandesDeOliveira_DISSERT.pdfapplication/pdf2333336https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/23100/1/TiagoFernandesDeOliveira_DISSERT.pdf40395f3510c0e00a52a3218f5979c6feMD51TEXTTiagoFernandesDeOliveira_DISSERT.pdf.txtTiagoFernandesDeOliveira_DISSERT.pdf.txtExtracted texttext/plain132130https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/23100/4/TiagoFernandesDeOliveira_DISSERT.pdf.txt6dff3123a3b2e422e98d4e162872202dMD54THUMBNAILTiagoFernandesDeOliveira_DISSERT.pdf.jpgTiagoFernandesDeOliveira_DISSERT.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg3607https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/23100/5/TiagoFernandesDeOliveira_DISSERT.pdf.jpgd644dce2fd3856f3f84239282bd3181eMD55123456789/231002017-11-04 19:02:46.258oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/23100Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2017-11-04T22:02:46Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false |
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Neste trabalho foi realizado o estudo do tratamento térmico em uma mistura de óxidos de nióbio e tântalo extraídos a partir do mineral columbita obtido no município de Santa Cruz, RN. Inicialmente o mineral foi preparado fisicamente para que sua composição e granulometria estivessem adequadas as etapas posteriores de extração e tratamento térmico dos óxidos, passando, assim, pelas etapas de moagem, peneiramento e quarteamento para homogeneização das amostras, seguido de caracterização por difração de raios-X (DRX) e fluorescência de raios-X (FRX). Na sequência o mineral foi lixiviado durante 8 horas a 70°C para eliminação de ferro e manganês presentes na sua composição. A fim de eliminar o estanho, presente em altas concentrações no mineral bruto, com percentuais acima de 10%, foram realizadas lixiviações em ácido clorídrico (HCl) durante 8 horas, à 50°C, e 5 horas, à 90°C, com o intuito de trabalhar com a estabilidade térmica da cassiterita (SnO2), porém não foram verificadas mudanças significativas em seu percentual no mineral tratado. Desta forma, foi realizada nova lixiviação por 30 min a 70°C, com uma mistura de ácido fluorídrico (HF) 5M e ácido sulfúrico (H2SO4) 0,5M de modo a solubilizar os óxidos de Nb e Ta e, assim, separá-los da impureza de cassiterita persistente no mineral. Os óxidos hidratados de Nb e Ta foram precipitados com NH4OH e caracterizados por fluorescência de raios-X (FRX), difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microanálise química por energia dispersiva (EDS). Em seguida os óxidos foram calcinados a 800°C, por 5h, e taxa de aquecimento variável; 900°C, por 5h, a 10°C.min-1; e 1000°C com taxa de aquecimento fixa de 10°C.min-1 e tempo de calcinação variável, para que fosse feito o acompanhamento da cristalização dos óxidos. Os óxidos mistos de Nb e Ta foram caracterizados por fluorescência de raios-X (FRX), difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microanálise química por energia dispersiva (EDS) e área superficial específica (BET). A influência da taxa de aquecimento foi verificada nos testes a 800°C. Foi observado um aumento do tamanho de cristais quando a taxa foi reduzida de 10°C.min-1 para 5°C.min-1. Observou-se maior cristalinidade e formação de picos relativos à mudança da fase hexagonal para a fase ortorrômbica dos óxidos à medida que a temperatura de calcinação foi elevada de 800°C a 900°C. À temperatura de 1000°C picos intermediários e de baixa cristalinidade referentes à formação da fase monoclínica do pentóxido de nióbio foram observados. A mudança no tempo de calcinação de 5h para 10h a esta temperatura provocou redução no pentóxido de nióbio à NbO2, evidenciado pelas análises de EDS, e diminuição no tamanho de cristais com consequente elevação da área superficial. Os óxidos calcinados a 900°C apresentaram a maior área superficial dentre os estudados neste trabalho. |
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