Recuperação de potássio da rocha verdete via reação com hidróxido de cálcio em condições hidrotermais

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Peixoto, Rodrigo de Almeida Oliveira
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/26960
http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2019.2185
Resumo: Ensuring quality food, and in sufficient quantities, is a global challenge. The use of fertilizers is of fundamental importance, since it promotes the increase of agricultural yield of poor productive soils. Brazil has enormous agricultural potential, but due to soil conditions, it needs large amounts of fertilizer. Despite the high demand, domestic production is not sufficient to meet consumption and needs to resort to imports. Regarding potassium fertilizers, the country currently imports about 90% of its total demand. Potash evaporitic deposits are the main sources of K, but besides having few deposits, Brazil has only one mine in operation: Taquari Vassouras/SE. Verdete, a silicate rock that has considerable potassium content, is an alternative source for obtaining the element. This work aims to analyze the efficiency of K recovery from Verdete through reaction with calcium hydroxide under hydrothermal conditions. The obtained solid products were characterized by X-ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM). K extraction was performed in the presence of citric acid and water, with subsequent analysis by flame photometry. The products were filtered, and the filtered and retained fractions were characterized aiming to determine the crystalline structures that compose them. The results showed that the reaction between Verdete and calcium hydroxide begins to occur effectively after 2 h, and that release of K+ occurred mainly due to breakdown of K-feldspar lattice. The solid fraction of hydrothermal products is composed mainly of hibschite and tobermorite. In filtered products, the soluble phase consists mainly of calcium carbonate in calcite and aragonite forms. Finally, the results showed that citric acid promoted higher potassium extraction than water. This implies that, after the hydrothermal procedure, even if the element has already been extracted from the crystal lattice of K-feldspar, K+ ions still interact with the remaining solid in an unknown way, but treatment with acid solution enables its final extraction into the liquid phase.
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Potash evaporitic deposits are the main sources of K, but besides having few deposits, Brazil has only one mine in operation: Taquari Vassouras/SE. Verdete, a silicate rock that has considerable potassium content, is an alternative source for obtaining the element. This work aims to analyze the efficiency of K recovery from Verdete through reaction with calcium hydroxide under hydrothermal conditions. The obtained solid products were characterized by X-ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM). K extraction was performed in the presence of citric acid and water, with subsequent analysis by flame photometry. The products were filtered, and the filtered and retained fractions were characterized aiming to determine the crystalline structures that compose them. The results showed that the reaction between Verdete and calcium hydroxide begins to occur effectively after 2 h, and that release of K+ occurred mainly due to breakdown of K-feldspar lattice. The solid fraction of hydrothermal products is composed mainly of hibschite and tobermorite. In filtered products, the soluble phase consists mainly of calcium carbonate in calcite and aragonite forms. Finally, the results showed that citric acid promoted higher potassium extraction than water. This implies that, after the hydrothermal procedure, even if the element has already been extracted from the crystal lattice of K-feldspar, K+ ions still interact with the remaining solid in an unknown way, but treatment with acid solution enables its final extraction into the liquid phase.FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas GeraisDissertação (Mestrado)Garantir alimento de qualidade, em quantidades necessárias, é um desafio global. Para isso, a utilização de fertilizantes é essencial, por promover o aumento do rendimento agrícola de solos pouco produtivos. O Brasil dispõe de enorme potencial agrícola, mas devido às condições do solo, necessita do emprego de grandes quantidades de fertilizante. Apesar da grande demanda, a produção interna não é suficiente para atender ao consumo, necessitando de recorrer às importações. Em relação aos fertilizantes potássicos, o pais importa atualmente cerca de 90% de sua demanda total. Os depósitos evaporíticos de sais de potássio são as principais fontes de K utilizadas, mas o Brasil dispõe de poucos depósitos, sendo a mina de Taquari Vassouras/SE, a única fonte nacional de produção em larga escala. Assim, surge a necessidade de buscar fontes alternativas de potássio, como o Verdete, uma rocha silicática que possui teores consideráveis do elemento. Este trabalho tem como objetivo analisar a eficiência da recuperação de potássio no Verdete a partir de reação com hidróxido de cálcio em condições hidrotermais. Os produtos sólidos obtidos foram caracterizados por Difração de Raios X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). A extração de potássio foi realizada na presença de ácido cítrico e água, com posterior análise por fotometria de chama. Os produtos foram filtrados, e as frações filtrada e retida foram caracterizadas visando determinar as estruturas cristalinas que as compõem. Os resultados mostraram que a reação entre o Verdete e hidróxido de cálcio começa a ocorrer efetivamente após 2 h, e que a liberação de K+ ocorreu principalmente devido à quebra da estrutura dos feldspatos potássicos. A fração sólida dos produtos hidrotermais é composta majoritariamente de hibschita (Ca3Al2(SiO4)3-x(OH)4x) e tobermorita (Ca5Si6O16 (OH)2.4H2O). Nos produtos filtrados, a fase solúvel é constituída principalmente de carbonato de cálcio, nas formas de calcita e aragonita. Por fim, os resultados mostraram que o ácido cítrico promoveu maior extração do potássio de que a água. Isto implica que, após o procedimento hidrotermal, mesmo que o elemento já tenha sido extraído da rede cristalina do feldspato, íons K+ ainda interagem com o sólido remanescente de forma desconhecida, e o tratamento com solução ácida possibilita sua extração final para a fase líquida.Universidade Federal de UberlândiaBrasilPrograma de Pós-graduação em Engenharia QuímicaÁvila Neto, Cícero Naves dehttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4257334Z3Sato, André GustavoOliveira, Kátia DionísioPeixoto, Rodrigo de Almeida Oliveira2019-09-16T18:21:03Z2019-09-16T18:21:03Z2019-07-09info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfPEIXOTO, Rodrigo de Almeida Oliveira. Recuperação de potássio da rocha verdete via reação com hidróxido de cálcio em condições hidrotermais. 2019. 84f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2019.2185.https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/26960http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2019.2185porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2019-10-08T17:34:52Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/26960Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2019-10-08T17:34:52Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false
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description Ensuring quality food, and in sufficient quantities, is a global challenge. The use of fertilizers is of fundamental importance, since it promotes the increase of agricultural yield of poor productive soils. Brazil has enormous agricultural potential, but due to soil conditions, it needs large amounts of fertilizer. Despite the high demand, domestic production is not sufficient to meet consumption and needs to resort to imports. Regarding potassium fertilizers, the country currently imports about 90% of its total demand. Potash evaporitic deposits are the main sources of K, but besides having few deposits, Brazil has only one mine in operation: Taquari Vassouras/SE. Verdete, a silicate rock that has considerable potassium content, is an alternative source for obtaining the element. This work aims to analyze the efficiency of K recovery from Verdete through reaction with calcium hydroxide under hydrothermal conditions. The obtained solid products were characterized by X-ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM). K extraction was performed in the presence of citric acid and water, with subsequent analysis by flame photometry. The products were filtered, and the filtered and retained fractions were characterized aiming to determine the crystalline structures that compose them. The results showed that the reaction between Verdete and calcium hydroxide begins to occur effectively after 2 h, and that release of K+ occurred mainly due to breakdown of K-feldspar lattice. The solid fraction of hydrothermal products is composed mainly of hibschite and tobermorite. In filtered products, the soluble phase consists mainly of calcium carbonate in calcite and aragonite forms. Finally, the results showed that citric acid promoted higher potassium extraction than water. This implies that, after the hydrothermal procedure, even if the element has already been extracted from the crystal lattice of K-feldspar, K+ ions still interact with the remaining solid in an unknown way, but treatment with acid solution enables its final extraction into the liquid phase.
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