Efeito do processamento da fração piritosa da mineração de carvão sobre as propriedades elétricas e ópticas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Oliveira, Camila Machado de
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/216348
Resumo: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2020.
id UFSC_ea140574d3f266ceb98c095431bfb24b
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsc.br:123456789/216348
network_acronym_str UFSC
network_name_str Repositório Institucional da UFSC
repository_id_str 2373
spelling Efeito do processamento da fração piritosa da mineração de carvão sobre as propriedades elétricas e ópticasEngenharia de materiaisCarvãoResíduosPiritaPiritaPiritaTese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2020.O elevado coeficiente de absorção óptica e band gap de 0,95 eV da pirita fazem deste composto, dissulfeto de ferro (FeS2), um excelente fotocatalisador e um material atrativo para aplicação em dispositivos fotovoltaicos, fotodetectores, fotocapacitores, etc. Considerando o fato de que 10 a 15% dos rejeitos da mineração de carvão correspondem a uma fração residual rica em pirita, as propriedades elétricas e ópticas do resíduo piritoso do sul catarinense foram avaliadas a partir do processamento por moagem de alta energia, da variação composicional por meio de técnicas de beneficiamento mineral e da dopagem com cobre em solução. A composição foi estabelecida como uma variável de análise porque a quantidade de FeS2 no resíduo piritoso, segundo o seu teor de enxofre de 24,12%, é inferior a 50% e as caracterizações mostraram que ele é composto também por sulfato ferroso, quartzo e calcita, apresentando uma elevada resistividade elétrica de 3,8 × 106 O.cm. Extraindo o sulfato ferroso e a calcita com um beneficiamento em meio aquoso (lixiviação, decantação e suspensão), a resistividade foi reduzida para 2,5 × 103 O.cm. A pirita da mineração de carvão é um semicondutor tipo n e contribuem para o tipo de portador de carga majoritário os elementos Al, Si, Ti, Ni, Cu e, possivelmente, Cr e Mn presentes em sua composição. A oxidação do mineral durante o beneficiamento resultou em uma camada superficial deficiente em ferro que diminuiu a mobilidade dos portadores de carga. Esse efeito negativo foi minimizado pela dopagem com cobre e, com o processo, uma resistividade elétrica de 48 O.cm foi alcançada. Comparando o material submetido à moagem de alta energia com a amostra cominuída por métodos convencionais em britador mandíbula, moinho de discos e moinho excêntrico com esferas de alta alumina, foi constatado que a mobilidade dos portadores de carga também é prejudicada por imperfeições cristalinas resultantes do processamento mecânico. O band gap indireto das amostras variou de 1,34 a 1,65 eV, aumentando com o grau de oxidação e dopagem (intencional e não intencional) com metais de transição. No geral, as propriedades da pirita da mineração de carvão beneficiada em meio aquoso e dopada com cobre se aproximaram das de outras sintéticas e naturais relatadas na literatura.Abstract: Pyrite's high optical absorption coefficient and band gap of 0.95 eV make this compound, iron disulfide (FeS2), an excellent photocatalyst and attractive material for application in photovoltaic devices, photodetectors, photocapacitors, etc. Considering that 10-15% of the coal mining waste corresponds to a pyrite-rich residual fraction, the electrical and optical properties of the southern Santa Catarina pyrite waste were evaluated from the high-energy milling processing, compositional variation by mineral beneficiation techniques, and doping with copper in solution. The composition was established as an analysis variable because the amount of FeS2 in the pyrite waste, according to its sulfur content of 24.12%, is less than 50% and the characterizations showed that it is also composed of ferrous sulfate, quartz and calcite, presenting a high electrical resistivity of 3.8 × 106 O.cm. Extracting ferrous sulfate and calcite with beneficiation in water medium (leaching, decantation and suspension), the resistivity reduced to 2.5 × 103 O.cm. Coal mining pyrite is an n-type semiconductor and the elements Al, Si, Ti, Ni, Cu and possibly Cr and Mn present in its composition contribute to majority carrier type. The oxidation of the mineral during beneficiation resulted in an iron deficient surface layer that reduced the carrier mobility. This negative effect was minimized by doping with copper and with the process, an electrical resistivity of 48 O.cm was achieved. Comparing the material subjected to high-energy milling with the comminuted sample by conventional methods in jaw crusher, a disc mill and an eccentric mill with high alumina spheres, it was found that the carrier mobility is also impaired by crystalline imperfections resulting from mechanical processing. The indirect band gap of the samples ranged from 1.34 to 1.65 eV, increasing with the oxidation and doping degree (intentional and unintentional) with transition metals. In general, the properties of the beneficiated and copper-doped coal mining pyrite approached the properties of other synthetic and natural pyrites reported in the literature.Pereira, Fabiano RauppPeterson, MichaelUniversidade Federal de Santa CatarinaOliveira, Camila Machado de2020-10-21T21:28:38Z2020-10-21T21:28:38Z2020info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis104 p.| il., gráfs., tabs.application/pdf370314https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/216348porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2020-10-21T21:28:38Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/216348Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732020-10-21T21:28:38Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
dc.title.none.fl_str_mv Efeito do processamento da fração piritosa da mineração de carvão sobre as propriedades elétricas e ópticas
title Efeito do processamento da fração piritosa da mineração de carvão sobre as propriedades elétricas e ópticas
spellingShingle Efeito do processamento da fração piritosa da mineração de carvão sobre as propriedades elétricas e ópticas
Oliveira, Camila Machado de
Engenharia de materiais
Carvão
Resíduos
Pirita
Pirita
Pirita
title_short Efeito do processamento da fração piritosa da mineração de carvão sobre as propriedades elétricas e ópticas
title_full Efeito do processamento da fração piritosa da mineração de carvão sobre as propriedades elétricas e ópticas
title_fullStr Efeito do processamento da fração piritosa da mineração de carvão sobre as propriedades elétricas e ópticas
title_full_unstemmed Efeito do processamento da fração piritosa da mineração de carvão sobre as propriedades elétricas e ópticas
title_sort Efeito do processamento da fração piritosa da mineração de carvão sobre as propriedades elétricas e ópticas
author Oliveira, Camila Machado de
author_facet Oliveira, Camila Machado de
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Pereira, Fabiano Raupp
Peterson, Michael
Universidade Federal de Santa Catarina
dc.contributor.author.fl_str_mv Oliveira, Camila Machado de
dc.subject.por.fl_str_mv Engenharia de materiais
Carvão
Resíduos
Pirita
Pirita
Pirita
topic Engenharia de materiais
Carvão
Resíduos
Pirita
Pirita
Pirita
description Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2020.
publishDate 2020
dc.date.none.fl_str_mv 2020-10-21T21:28:38Z
2020-10-21T21:28:38Z
2020
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv 370314
https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/216348
identifier_str_mv 370314
url https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/216348
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 104 p.| il., gráfs., tabs.
application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSC
instname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron:UFSC
instname_str Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron_str UFSC
institution UFSC
reponame_str Repositório Institucional da UFSC
collection Repositório Institucional da UFSC
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1808652291562012672

Registros relacionados