[pt] Íons de potássio (K+) são essenciais na nutrição das plantas e são, normalmente, fornecidos na forma de KCl ou K2SO4. Este cloreto de potássio é responsável por 90 por cento da quantidade de potássio oferecido pela indústria de fertilizantes. No entanto, alguns cultivos são sensíveis à presença de íons cloreto (Cl) ou exigem maior teor de enxofre, o que explica o interesse em fertilizantes contendo íons sulfato (SO42-). No contexto de um mercado de fertilizantes competitivo, a indústria está constantemente à procura de novos métodos para obtenção dos produtos desejados, assim como novas matérias-primas. Portanto, o concentrado mineral de glauconita pode ser visto como uma fonte potencial de matéria-prima para obtenção de Sulfato de Potássio, por ser este um mineral essencialmente constituído por óxidos e hidróxidos de Mg, Al, Si, Fe e K. Em geral, pode-se dizer que a glauconita tem um teor de potássio variando de 5 a 8 por cento de K2O, dando suporte à sua utilização em um processo de obtenção de K2SO4, para uso no enriquecimento de fertilizantes. Dentro dessa perspectiva, o trabalho proposto tem como objetivo apreciar o processamento químico de um concentrado de glauconita, baseado em uma rota que tem início numa digestão com H2SO4 seguida de separações seletivas. O trabalho também contempla a caracterização dos materiais envolvidos, tanto o concentrado inicial de glauconita bem como os produtos obtidos ao longo do processamento químico. Para isso foram utilizadas as técnicas de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV / EDS), Espectrometria de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Difração de Raios X (XRD) e Fluorescência (FRX). Estudos preliminares indicam que a digestão com H2SO4 tem um comportamento seletivo em relação ao SiO2, que não é sensível ao ataque ácido. Desta forma, o produto resultante pode ser lavado com água e filtrado consecutivas vezes formando soluções ricas em Mg, Al, Fe e K, bem como os ânions de sulfato. Tais soluções foram, em seguida, submetidos a evaporações controladas, a fim de determinar as condições em que a precipitação seletiva de um precursor rico em K e Al (por exemplo, alúmen de potássio) seria viável. O material obtido foi calcinado a 800 graus C, de modo a estimular sua decomposição em K2SO4 e Al2O3. A separação final entre estes componentes foi levada a efeito por meio de solubilização seletiva com água, permitindo a separação do óxido insolúvel. Os resultados sugerem que a rota de processamento proposto caracteriza-se como um método em potencial para obtenção do K2SO4, de interesse para a indústria de fertilizantes, podendo ainda viabilizar a formação do Al2O3 que, preferencialmente, deve conter níveis baixos de ferro para ter uma eventual utilização, com atrativos ambientais, na indústria do alumínio. / [en] Potassium ions (K+) are essentials for plant nutrition and are, usually, supplied in the form of KCl or K2SO4. The former is responsible of 90 percent of the potassium amount offered by the fertilizer industry. However, some crops are sensitive to presence of chloride ions (Cl-) or require higher sulfur content, thereby keeping the interest in fertilizers with sulfate ions (SO42-). In the context of a competitive fertilizer market, the industry is constantly searching for new methods to obtain their desired products as well as new raw materials. Therefore, glauconite bearing ores can be seen as a potential source of raw material as this hydrate silicate mineral is essentially constituted by oxides and hydroxides of Mg, Al, Si, K and Fe. In general, it can be said that glauconita has a potassium content varying from 5 to 8 percent of K2O, encouraging its use in a process to obtain K2SO4 with fertilizers purposes. Within this perspective, the proposed work aims to appreciate the chemical processing of a glauconite concentrate based on a combined aqueous and pyro metallurgical route. The present work also incorporates the materials characterization of the received concentrate as well as of the obtained products by means of Scanning Electron Microscopy (SEM/EDS), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-ray Diffraction (XRD) and Fluorescence (XRF). Preliminary studies have shown that H2SO4 digestion has a selective behavior towards SiO2 which is not sensible to the acid attack. It was also found that the resulting product can be washed with water forming solutions rich in Mg, Al, K and Fe as well as sulfate ions. These were then submitted to controlled evaporations in order to establish conditions in which the selective precipitation of a precursor rich in K and Al (e.g. potassium alúmens) is feasible. The obtained material was calcined at 800 degree C in order to stimulate decomposition in K2SO4 and Al2O3. The separation between these constituents was taken into effect through selective solubilization with water allowing the separation of the insoluble oxide. The results suggest that the proposed processing route characterize itself as a potential method to obtain K2SO4, of interest for the fertilizer industry, and Al2O3 which, in containing a small amount of iron, could be used, with environmental attractiveness, in the aluminum industry.

[pt] O potássio é um íon essencial para a nutrição de plantas, geralmente fornecido sob a forma de cloretos e sulfatos. De acordo com a disponibilidade e demanda brasileira de fertilizantes agrícolas, a importação de compostos portadores desse elemento químico é mandatória para atender a enorme demanda por esse nutriente. Assim, iniciativas que buscam fontes alternativas de potássio tornam-se cada vez mais interessantes e economicamente atraentes. Uma rota potencial está associada com a digestão com ácido sulfúrico de minerais portadores de glauconita e operações unitárias sequenciais para recuperar compostos de alumínio, ferro, magnésio e potássio. No contexto deste processo químico, o alúmen de potássio dodecahidrato aparece como um produto intermediário relevante que permite a recuperação seletiva de potássio e alumínio através de decomposição térmica seguida de solubilização em água e filtração. Com base no que foi dito, o presente trabalho investiga a cinética da decomposição do alúmen de potássio dodecahidratado sob condições não-redutoras e redutoras, e um novo modelo matemático é proposto para descrever a perda de massa ao longo do tempo. Uma abordagem estocástica, com o uso do método de otimização enxame de partículas, é empregada para estimar os parâmetros desconhecidos do modelo. As previsões do modelo são validadas por dados experimentais obtidos via análise termogravimétrica dinâmica em diferentes atmosferas de reação (inerte e oxidante), e com a presença ou não de agente redutor (finos de coque metalúrgico). Com os parâmetros do modelo validado, é possível usar o mesmo para monitorar as composições mássicas de todos os compostos presentes no meio assim como empregar o modelo futuramente para monitoramento online uma vez que sua simulação leva menos do que 1 s para simular 20 min de decomposição térmica. / [en] Potassium is an essential ion for plant nutrition, usually supplied in the form of chlorides and sulfates. According to Brazilian availability and demand of agriculture fertilizers, the importation of compounds carrying this chemical element is mandatory in order to fulfill the huge demand for this nutrient. So initiatives looking for alternative sources of potassium become increasingly interesting and economically attractive. A potential route is associated with the sulfuric digestion of glauconite-bearing greensands and sequential unit operations in order to recover aluminum, iron, magnesium and potassium compounds. In the context of this chemical process, the potassium alum dodecahydrate appears as a relevant intermediate product that allows the selective recovery of potassium and aluminum through thermal decomposition followed by solubilization in water and filtration. Based on what was said, the present work investigates the kinetics of potassium alum dodecahydrate decomposition under nonreductive and reductive conditions, and a novel mathematical model is proposed to describe the weight loss during time. A stochastic approach approach, using particle swarm optimization method, is employed to estimate the unknown model parameters. The model predictions are validated by experimental data obtained through dynamic thermogravimetric analysis at different reaction atmospheres (inert and oxidant), and with the presence or not of reducing agent (metallurgical coke breeze). With the validated model parameters, it is possible to use them to monitor the mass compositions of all compounds present in the process as well as to use the model for future online monitoring since its simulation takes less than 1 s to simulate 20 min of decomposition thermal.