[pt] Junto com o desenvolvimento industrial no Brasil vieram os problemas ambientais, como poluição do ar por gases poluentes, poluição de sistemas hídricos por acidentes ambientais, contaminação de solos provocada pela disposição inadequada de resíduos, entre outros. Em virtude disso as áreas contaminadas foram aumentando e, dessa forma, surgiu a necessidade de formulação de programas de preservação e gerenciamento ambiental, bem como estudos de controle e remediação de áreas contaminadas. Esse estudo tem como objetivo analisar o comportamento de um solo argiloso contaminado por cloreto de zinco quando submetido à técnica de encapsulamento. Essa técnica de remediação consiste na inserção de um agente encapsulante que reage com o solo contaminado, solidificando e estabilizando quimicamente o contaminante. Os agentes cimentantes utilizados nesta pesquisa foram a cal hidratada e o cimento Portland (CP V – ARI). Foram estudadas diversas misturas contendo solo argiloso, cloreto de zinco (nos teores de 5 e 10 por cento) e os agentes encapsulantes (cal e cimento, nos teores de 5 e 10 por cento), em diversos tempos de cura. Caracterização geotécnica, ensaios de compactação, de resistência à compressão simples e ensaio de lixiviação (adaptado à um permeâmetro) foram realizados, assim como as análises químicas das amostras e dos lixiviados coletados, para assegurar a eficiência da técnica de encapsulamento. Ensaios de Tomografia e a Microscopia Eletrônica de Varredura também foram realizados para analisar o comportamento e a estrutura das amostras. Os resultados desta pesquisa se mostraram satisfatórios, uma vez que houve uma significativa redução da concentração de contaminante nos lixiviados quando as amostras continham maior quantidade de agente cimentante, prevenindo a poluição do lençol freático. Além disso, também foi possível notar, a partir dos resultados de resistência à compressão simples, que o tempo de cura e as concentrações de contaminante e dos agentes cimentantes influenciam muito na resistência do solo contaminado. Portanto, essas escolhas são determinantes para a eficiência desse tipo de remediação. / [en] Along with the industrial development in Brazil, several environmental problems arose, such as greenhouse gas emissions, pollution of water systems, soil contamination caused by improper disposal of waste, among others. Because of that, contaminated areas soared and consequently the need for the development of remediation studies of contaminated areas emerged. This study aimed to analyze the behavior of a zinc chloride contaminated soil when subjected to the encapsulation technique. This procedure consists of inserting an encapsulating agent to react with the contaminated soil, solidifying and chemically stabilizing the contaminant. The cementing agents used in this research were hydrated lime and Portland cement (CP V – ARI). Different mixtures of clay soil, zinc chloride (in contents of 5 and 10 percent) and those agents (lime and cement, in contents of 5 and 10 percent) were studied in several curing times. Geotechnical characterization tests, compaction tests, unconfined compressive strength tests and leaching tests (adapted from a permeameter) were performed as well as the leachate and samples chemical analysis to ensure the efficiency of the encapsulation technique. Tomography and Scanning Electron Microscopy were also realized to analyse the the behavior and structure of the samples. Research results were satisfactory, since there was a significant reduction of leachate toxicity when the sample had higher contents of encapsulant, preventing the contaminant to pollute water resources. Moreover, it was also possible to realize, from the unconfined compressive strength test, that the curing time and the contaminant and encapsulant agents concentration influences in the contaminated soil strength. Therefore, those choices are crucial for the efficiency of this type of remediation.

[pt] O pigmento de titânio, que representa a maior parte do consumo desse metal, em geral possui duas rotas de produção conhecidas como sulfatação e cloretação. Nos últimos anos o TiO2 é produzido majoritariamente por cloretação devido ao fato de possuir vantagens sobre o tradicional processo de sulfato, como custo e geração de resíduo. Esse processo utiliza concentrados de ilmenita e de rutilo (natural ou sintético) como as principais matérias prima. Porém, em virtude da baixa quantidade de reservas de rutilo e do custo relacionando a concentração ilmenita, buscar novas fontes da matéria prima se torna cada vez mais relevante. Neste contexto, o presente trabalho propôs avaliar rotas de recuperação do TiO2 contido em um rejeito da concentração de magnetita, uma das fases da produção do óxido de vanádio, através do processo de ustulação seguido lixiviação ácida. Segundo a caracterização feita por Difração de Raios-X, o rejeito é constituído de 22,2 porcento de espécies contendo dióxido de titânio e o restante com outros minerais complexos: Clinocloro llb-2 e Tremolita. Concomitantemente, a análise de Fluorescência de RaiosX demostrou que o titânio compõe 15,9 porcento em massa de uma amostra do rejeito como recebido. Para o estudo, foi feito a avaliação termodinâmica das prováveis reações entre as espécies do rejeito e os agentes químicos selecionados, assim como os efeitos das variáveis de processos, a saber, proporção mássica do reagente e temperatura. A ustulação foi feita em um forno tipo mufla, com auxilio de cadinhos contendo a amostra e um dos dois reagentes propostos (NaOH e Na2HPO4). Em seguida, em água destilada aquecida, a amostra será imersa, e logo depois filtrada e seca para posteriormente ser lixiviada com HCl 5 porcento aquecido, filtrada e seca. O produto final do trabalho obtido será caracterizado através métodos convencionais: MEV; EDS; DR-X e FRX. Por intermédio da analise termodinâmica constatou-se a viabilidade para obter um produto insolúvel rico em titânio e as impurezas fosse carregadas na etapa de lixiviação. Os resultados mostraram um aumento na perda de massa ao decorrer das etapas e que a quantidade de reagente é a variável que mais influencia, enquanto a variação da temperatura não altera drasticamente. Ao final, as amostras que reagiram com NaOH, na temperatura de 850 graus celsius por 120 min com uma proporção e 50 porcento a mais em massa de reagente da quantidade equivalente estequiométrica obtiveram um composto com 65 porcento de CaTiO2 e algumas impurezas de Fe e Si, obtendo um proporção de 39,2 porcento de Ti em relação a massa do produto final, representando 51,6 porcento em massa de recuperação do titânio. Para as amostras ustuladas com fosfato de sódio dibásico obtiveram produtos com maior quantidade de impurezas, sendo o melhor resultado também nas mesmas condições que hidróxido de sódio, recuperando um material com 20,3 porcento de titânio. / [en] Titanium pigment, which represents most of the consumption of this metal, generally has two production routes known as sulfation and chloride. Currently, TiO2 is produced mainly by chlorination due to the fact that it has advantages over the traditional sulfate process, such as cost and waste generation. This process uses concentrates of ilmenite and rutile (natural or synthetic) as the main raw materials. However, due to the low amount of rutile reserves and the cost related to Ilmenite concentration, seeking new sources of raw material becomes increasingly relevant. In this context, the present study proposed to evaluate routes of recovery of TiO2 contained in an waste of the concentration of magnetite, one of the phases of the production of vanadium oxide, through the process of roasting followed by acid leaching. According to the characterization made by X-Ray Diffraction, the waste consist of 22.2 percent of species containing titanium dioxide and the rest with other complex minerals: Clinochlor llb-2 and Tremolite. Concomitantly, the X-Ray Fluorescence analysis showed that titanium makes up 15.9 percent by mass of a sample of the tailings as received. For the study, a thermodynamic evaluation of the probable reactions between the species of waste and the selected chemical agents was carried out, as well as the effects of process variables, namely, reagent mass proportion and temperature. Roasting was carried out in a muffle furnace, with the aid of crucibles containing the sample and one of the two proposed reagents (NaOH and Na2HPO4). Then, in heated distilled water, the sample will be immersed, and soon afterwards filtered and dried to later be leached with heated 5 percent HCl, filtered and dried. The final product of the work obtained will be characterized by conventional methods: SEM; EDS; XRD and XRF. Through thermodynamic analysis, the viability to obtain an insoluble product rich in titanium was verified and the impurities were loaded in the leaching stage. The results showed an increase in mass loss during the steps and that the amount of reagent is the variable that most influences, while the temperature variation does not change drastically. At the end, the samples that reacted with NaOH, at 850 celsius degrees for 120 min with a proportion and 50 percent more by weight of the stoichiometric equivalent amount obtained a compound with 65 percent CaTiO3 and some Fe and Si impurities, obtaining a proportion of 39.2 percent of Ti in relation to the mass of the final product, representing 51.6 percent by mass of titanium recovery. For samples roasted with Sodium phosphate dibasic, they obtained products with a greater amount of impurities, the best result being also in the same conditions as Sodium hydroxide, recovering a material with 20.3 percent titanium.

[pt] O aumento do consumo de eletroeletrônicos e o desenvolvimento da tecnologia, proporcionou o surgimento de uma gama de produtos com diferentes funcionalidades, cada vez mais complexos e menores. As placas de circuito impresso (PCIs) são consideradas a parte principal dos dispositivos eletrônicos, sendo o cobre o seu componente elementar. O desenho e espessura das trilhas do circuito são determinantes para caracterizar a passagem de corrente elétrica nos equipamentos eletroeletrônicos e seu funcionamento está diretamente ligado a qualidade da confecção das trilhas do circuito. Este trabalho tem como objetivo estudar o processo de lixiviação do cobre, mediante a reação do ácido clorídrico, cloreto de cobre II e fluxo de ar. Além de investigar as condições experimentais ótimas do processo, que tem como principal característica a possibilidade de regeneração e reutilização da solução. Modelos para avaliar o efeito da concentração de ácido e fluxo de ar na corrosão das placas de circuito impresso foram desenvolvidos através da aplicação do planejamento experimental (pelo método clássico e por algoritmo genéticos em modelos polinomiais) e redes neurais artificiais. Visando encontrar as melhores condições experimentais para o sistema proposto, além de investigar a melhor técnica de predição do mesmo. Os resultados obtidos pelas previsões foram comparados com os resultados experimentais reais. As modelagens foram comparadas pela análise dos coeficientes de correlação (R2) e índices de erro (SSE, MSE e RMSE). Constatando-se que o modelo polinomial foi o mais adequado para prever a resposta. Através da investigação da superfície de resposta e curvas de contorno, foram identificadas as condições otimizadas para o processo. Das quais as concentrações ótimas de ácido clorídrico, cloreto de cobre II e fluxo de ar foram 1 mol.L-1, 0.3 mol.L-1 e 0.5 L/ min, respectivamente. / [en] The increased consumption of consumer electronics and the development of technology has led to the emergence of a range of products with different features, increasingly complex and smaller. Printed circuit boards (PCIs) are considered the main part of electronic devices, with copper being their elementary component. The design and thickness of the circuit tracks are crucial to characterize the passage of electric current in electronic equipment and its operation is directly linked to the quality of the circuit tracks. This work aims to study the copper leaching process through the reaction of hydrochloric acid, copper chloride II and airflow. In addition to investigating the optimal experimental conditions of the process, which has as its main feature the possibility of regeneration and reuse of the solution. Models to evaluate the effect of acid concentration and airflow on PCB corrosion were developed by applying experimental design (by the classical method and by the genetic algorithm in polynomial models) and artificial neural networks. Aiming to find the best experimental conditions for the proposed system, besides investigating the best prediction technique. The results obtained by the predictions were compared with the actual experimental results. The modeling was compared by analysis of correlation coefficients (R2) and error indices (SSE, MSE, and RMSE). Noting that the polynomial model was the most appropriate to predict the response. Through investigation of the response surface and contour curves, the optimized conditions for the process were identified. Of which the optimal concentrations of hydrochloric acid, copper chloride II and airflow were 1 mol.L-1, 0.3 mol.L-1 and 0.5 L / min, respectively.

[pt] Neste trabalho, métodos analíticos foram desenvolvidos para a determinação de elementos terras raras (REE, do inglês Rare Earth Elements), por espectrometria de massa e espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS e ICP OES) numa amostra de asfalto. Foram avaliados os resultados analíticos através da análise de um material de referência certificado de rocha (GSP-1) e através da comparação dos resultados obtidos pelas duas técnicas. Dois diferentes métodos de lixiviação ácida foram empregados para o tratamento da amostra de asfalto, com HNO3 ou H2SO4, de maneira a simular os efeitos intensificados da chuva ácida. Também foi avaliada a extração da amostra com solvente orgânico e posterior lixiviação ácida, para identificar a origem (orgânica ou inorgânica) dos REE na amostra do asfalto, concluindo que eles estão presentes apenas na fração inorgânica da amostra. Os limites de detecção variaram entre 0,002 e 0,010 microgramas L elevado a menos 1 para a lixiviação com HNO3 e entre 0,001 e 0,014 microgramas L elevado a menos 1 com H2SO4, por ICP-MS, e entre 0,05 e 2,5 micrograma L elevado a menos 1 com HNO3 e entre 0,06 e 3,1 micrograma L elevado a menos 1 com H2SO4, por ICP OES. As determinações foram feitas com curvas analíticas com padrões aquosos e Rh como padrão interno. Além disso, a interferência espectral do BaO sobre Eu foi reduzida, através da precipitacao do Ba como BaSO4 quando se usou ácido sulfúrico para a lixiviacao da amostra de asfalto, reduzindo cerca de 94 porcento a concentracao de Ba em relação àquela medida no lixiviado com HNO3. As concentrações de REE variaram de 0,47 a 65,6 microgramas g menos 1, sendo que os terras raras leves (LREE) representaram 83 porcento do total de REE no asfalto investigado. O Ce foi o mais abundante dos REE no lixiviado do asfalto, seguido por Nd e La. A ordem das concentrações médias de REE no asfalto foi, em ordem decrescente: Ce maior Nd maior La maior Pr maior Sm maior Eu maior Gd maior Dy maior Er maior Yb maior Ho maior Tm maior Lu. / [en] In this study, analytical methods were developed for the determination of Rare Earth Elements by inductively coupled plasma -mass and -optical emission spectrometries (ICP-MS and ICP OES), in an asphalt sample. The analytical results were evaluated through the analysis of a rock certified reference material (GSP-1) and through the comparison of the results with the two techniques. Two different methods of acid leaching were employed for the asphalt sample treatment, with HNO3 or H2SO4, in order to simulate intensified acid rain effects. Additionally, the extraction of the sample with organic solvent and subsequent acid leaching was also evaluated to identify the origin (organic or inorganic) of REE in asphalt sample, concluding that they are present in the sample inorganic fraction. The obtained limits of detection ranged from 0.002 to 0.010 microgam L to the power of minus 1 for the leaching with HNO3 and from 0.001 to 0.014 microgram L to the power of 1 with H2SO4, by ICP-MS, and from 0.05 to 2.5 microgram L to the power of minus 1 with HNO3 and from 0.06 to 3.1 microgram L to the power of minus 1 with H2SO4, by ICP OES. The determinations were made with analytical curves with aqueous standards and Rh as internal standard. Moreover, the spectral interference by BaO on Eu was reduced, through the precipitation of Ba as BaSO4 when sulfuric acid was used for the asphalt sample leaching, decreasing about 94 percent the Ba concentration in relation to that measured in the leachate with HNO3. The concentrations of REE in the asphalt sample ranged from 0.47 to 65.6 microgran g to the power of minus 1, being the light rare earth elements (LREE) accounted for 83 percent of total REE on the asphalt investigated. Cerium was the most abundant REE in the asphalt leached, followed by Nd and La. The order of average concentrations of REE in the asphalt was, in descending order: Ce > Nd > La > Pr > Sm > Eu > Gd > Dy > Er > Yb > Ho > Tm > Lu.

[pt] O níquel é um metal resistente à corrosão, usado em abundância na indústria. No que diz respeito às ocorrências lateríticas, o níquel se encontra distribuído na rede dos minerais de forma substitucional e em baixos teores o que, por sua vez, faz com que operações de processamento mineral se mostrem pouco eficazes para concentração. Desta forma, é fundamental que sejam estabelecidas iniciativas de processamentos químicos para aumento do teor do metal de interesse. Sob essa perspectiva, a presente dissertação de mestrado, por sua vez, se propõe a estuda o desenvolvimento de uma rota de pré-tratamento fundamentada na formação e solubilização seletiva de sulfatos a fim de verificar condições operacionais que permitam o enriquecimento de níquel no material de interesse. Dentro desse contexto, foi conduzido um estudo termodinâmico onde se verificou a viabilidade teórica de se utilizar o sulfato de ferro III como uma fonte de SO4 para formação dos sulfatos Ni, Co, Al, Mg e Ca. O estudo experimental de ustulação foi conduzido em forno mufla em tempos de 30 e 60 minutos, misturas diversas com diferentes proporções de Fe2(SO4)3, em temperaturas variando de 500 graus celsius até 900 graus celsius. A seguir, o produto reacional foi solubilizado em água a 80 graus celsius durante 1 hora. Observou-se a 700 graus celsius para um tempo de residência de 30 minutos, dado um excesso de 30 porcento de sulfato de ferro III, uma recuperação de 34 porcento de níquel, 68 porcento de cobalto e 58 porcento de magnésio, segundo análise em ICP-OES. Um ponto interessante do estudo está associado com a formação de licores de extração sem a presença do ferro, seja ele oriundo das lateritas ou do reagente de ustulação. A rota mostra-se promissora como uma etapa inicial para a processamento, sobretudo no que diz respeito à concentração de mais da metade do conteúdo de Co em uma corrente, particularmente se tratando de um minério rico em Fe e Si. / [en] Nickel is a corrosion resistant metal used in abundance in the industry. Regarding the lateritic occurrences, nickel is distributed in the mineral lattice in a substitutional manner and at low levels, which in turn makes mineral processing operations less effective for concentration. Thus, it is essential that chemical processing initiatives are established to increase the content of the metal of interest. From this perspective, the present master s thesis proposes to study the development of a pretreatment route based on the formation and selective solubilization of sulfates in order to verify operational conditions that allow the enrichment of nickel in the material of interest. In this context, a thermodynamic study was conducted in which the theoretical feasibility of using iron sulfate III as a SO4 source for the formation of Ni, Co, Al, Mg and Ca sulfates was verified. The experimental roasting study was conducted in muffle furnace in times of 30 and 60 minutes, different mixtures with different proportions of Fe2(SO4)3, at temperatures ranging from 500 celsius degrees to 900 celsius degrees. Then, the reaction product was solubilized in water at 80 celsius degrees for 1 hour. It was observed at 700 celsius degrees for a residence time of 30 minutes, given an excess of 30 percent of iron sulfate III, a recovery of 34 percent of nickel, 68 percent of cobalt and 58 percent of magnesium, according to analysis in ICP-OES. An interesting point of the study is associated with the formation of extraction liquors without the presence of iron, whether it comes from laterites or from the roasting reagent. The route is promising as an initial stage for processing, especially regarding to the concentration of more than half of the Co content in a stream, particularly in the case of an ore rich in Fe and Si.

[pt] Embora as lâmpadas fluorescentes (LF) estejam sendo substituídas por LED (diodo emissor de luz), a maioria das LF é descartada de forma inadequada e as taxas de reciclagem ainda são, em geral, baixas (4 por cento na China, 5 por cento no Brasil, 7 por cento no Canadá, menor que 10 por cento no Japão). Por causa da sua composição, as LF podem causar um impacto ambiental significativo. Assim, no presente estudo empregamos diferentes técnicas analíticas com o objetivo de caracterizar o material fosfórico bruto de LF, quantificar os elementos mobilizados por soluções de chorume e chuva ácida sintéticas, e avaliar os impactos ambientais relacionados ao descarte das lâmpadas através de análise de ciclo de vida (LCA) para o cenário da cidade do Rio de Janeiro. A análise do material bruto por fluorescência e difração de raios X (FRX e DRX) aponta uma composição de fases sólidas complexa, com predominância de Ca, P e Al, presença de elementos terras raras, As e outros. Através da extração ácida auxiliada por micro-ondas, concentrações em massa de 0,1 até 16,5 por cento foram encontradas para Al, Ba, Ce, Eu, La, Mn, P, Sr e Y no material bruto, e mais de 700 mg kg-1 de Hg. As lixiviações com as soluções sintéticas foram realizadas com e sem agitação, partindo de 0,6 g de amostra, 1 mL das soluções, e 3 h de exposição. O ensaio produziu a mobilização de diversos elementos com concentrações atingindo 23,5 mais ou menos 0,4 mg kg-1 (Hg) na chuva ácida, e 34,0 mais ou menos 1,0 mg kg-1 (Sr) no chorume. Devido à periculosidade de alguns elementos, as quantidades extraídas, apesar de baixas, são preocupantes, e lixiviações consecutivas, comuns num cenário real de descarte, podem agravar a situação. A análise de ciclo de vida apontou que as lâmpadas geram maiores impactos ambientais nas categorias de ecotoxicidade terrestre, toxicidade humana não-carcinogênica, potencial de aquecimento global e esgotamento de recursos fósseis. A análise indicou que o aumento das taxas de reciclagem pode reduzir em 70 a 90 por cento a maioria dos impactos ao meio ambiente. / [en] Although fluorescent lamps (FL) are being replaced by LED (light emitting diode), most FL are disposed of improperly and recycling rates are still generally low (4 percent in China, 5 percent in Brazil, 7 percent in Canada, less than 10 percent in Japan). Because of their composition, FL can have a significant environmental impact. Thus, in the present study, we used different analytical techniques with the objective of characterizing the raw phosphor material of FL, quantifying the elements mobilized by synthetic landfill leachate and acid rain solutions, and evaluating the environmental impacts related to the disposal of lamps through life cycle analysis (LCA) for the city of Rio de Janeiro scenario. The analysis of the raw material by fluorescence and X-ray diffraction (FRX and DRX) points to a complex composition of solid phases, with a predominance of Ca, P and Al, presence of rare earth elements, As and others. Through microwave-assisted near-total acid extraction, concentrations varying from 1 to 165 g kg-1 were found for Al, Ba, Ce, Eu, La, Mn, P, Sr, and Y in the raw material, and more than 700 mg kg-1 of Hg. Leaching with synthetic solutions was performed with and without agitation, with 0.6 g of sample, 1 mL of solutions, and 3 h of exposure. The test produced the mobilization of several elements with concentrations reaching 23.5 more or less 0.4 mg kg-1 (Hg) in acid rain, and 34.0 more or less 1.0 mg kg-1 (Sr) in landfill leachate. Due to the danger of some elements, the amounts extracted, although low, are worrying, and consecutive leaching, common in a real disposal scenario, can aggravate the situation. The life cycle analysis indicated that the lamps generate greater environmental impacts in the categories of terrestrial ecotoxicity, non-carcinogenic human toxicity, global warming potential and depletion of fossil resources. The analysis indicated that increasing recycling rates can reduce most impacts to the environment by 70 to 90 percent.