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[en] OBTAINING CHROMIUM OXIDE FROM FINE FECR HIGH-CARBON ALLOY / [pt] OBTENÇÃO DO ÓXIDO DE CROMO A PARTIR DE FINOS DE UMA LIGA FECR-ALTO CARBONO

WALTER EDUARDO LAZO MALAGA 23 March 2010 (has links)
[pt] O trabalho tem como motivação principal conciliar a crescente demanda de cromo em aplicações específicas com o aproveitamento de um resíduo industrial que está na forma de finos de baixo valor agregado. Desta forma, se estuda a possibilidade de recuperar o cromo, na forma de óxido, que está contido em finos da liga Fe-Cr Alto Carbono. Inicialmente, foi estudado o efeito das variáveis relevantes (temperatura, proporção dos reagentes) sobre a ustulação da liga com os hidróxidos de Na e Mg. Os resultados foram baseados na solubilização do produto ustulado e a subseqüente obtenção de uma solução rica em cromo separada de um composto rico em ferro. A etapa final envolve a precipitação do óxido de cromo. Os materiais envolvidos foram caracterizados por análise química, difração de raio-X e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados qualitativos indicam a viabilidade do processo, mas, condições otimizadas devem ser identificadas visando uma maior eficiência do mesmo. / [en] The investigation main motivation is to combine the growing chromium demand for specific applications with the reuse of a low value Cr-Fe-carbon alloy. Thus, it has been studied the possibility of recovering chromium, in the oxide form, from fines generated in the production of Fe-Cr High Carbon. Initially, the effect of relevant variables (temperature, ratio of reactants) on the alloy roasting with Na and Mg hydroxides, were studied. Then, the chromate solubilization followed by the chromium oxide precipitation have been carried out. The materials involved in the work have characterized by chemical analysis, DRX and MEV/EDS. The qualitative results indicated that the method can be applied but further experiments has to be carried out to optimize the process.
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[en] CHARACTERIZATION AND CHEMICAL PROCESSING, USING CHLORINE AGENTS, OF ELECTRIC ARC FURNACE DUST / [pt] CARACTERIZAÇÃO E PROCESSAMENTO QUÍMICO POR MEIO DE REAGENTES CLORETANTES DE UM RESÍDUO INDUSTRIAL

FELIPE SOMBRA DOS SANTOS 01 November 2018 (has links)
[pt] Este trabalho aborda um estudo alternativo voltado para o tratamento de um resíduo industrial gerado durante a fabricação de aço nos fornos elétricos, através do uso reagentes cloretantes. O resíduo analisado quantitativamente apresenta os seguintes resultados em relação aos seus principais constituintes: 29 por cento de Fe e 16 por cento Zn. Tem-se como principal objetivo uma recuperação do zinco contido e o simultâneo enriquecimento do resíduo em Fe2O3, que permitiria, então, o reaproveitamento do resíduo pela indústria e a conseqüente diminuição do impacto ambiental. Foram utilizados diversos métodos de análise de caracterização, tais como difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, difração e fluorescência de raios-X e espectroscopia de massa (ICPMS). Observou-se que o zinco encontra-se presente na amostra na forma de ferrita de zinco (franklinita). As análises prévias dos clássicos diagramas energia livre de Gibbs versus T em variadas opções de tratamentos químicos indicaram que algumas ustulações, tais como aquelas com Cl2 e CaCl2, seriam capazes de viabilizar a remoção seletiva do zinco, enriquecendo assim o resíduo em ferro, a fim de que possa ser usado novamente na alimentação do forno. Os resultados experimentais da ustulação com cloreto de cálcio confirmaram tal possibilidade ao mostrar que quando a reação é conduzida a 1100 graus Celsius durante 30 minutos com um excesso de 40 por cento de reagentes, o teor de ferro no resíduo aumenta ligeiramente (com remoção de 21 por cento), enquanto o teor de zinco decresce de 16 por cento para 1 por cento (remoção de 94 por cento), sugerindo estudos complementares onde a seletividade fosse otimizada. / [en] This work is related to an alternative chemical treatment of an electric furnace dust. The residue containing 29 percent of Fe and 16 percent of Zn, most of it in a zinc ferrite (ZnFeO4) structure, was submitted to chlorine containing reagents. The main idea was to separate the zinc from the iron through a selective chloride formation of the former followed by its volatilization. In this case, the residue, without the zinc presence, could be reused in the industrial plant, minimizing the environmental impact. Some characterization analyze methods was used as Xray diffraction, scanning electronic microscopy, diffraction and X-ray fluorescence and mass spectroscopy (ICP-MS). The zinc observed in the sample was present as zinc ferrite (franklinite). Preliminary thermodynamics studies have shown that chlorine and calcium chloride roasting could act selectively on the residue, then producing the volatile zinc chloride and leaving behind the iron oxide. Experimental work has proved that possibility showing that when the reaction happened at 1100 degrees Celsius, with 40 percent the reagents excess, for 30 minutes, the iron content increase slowly (with 21 percent removed) while that the zinc conten decrease the 16 to 1 percent (94 percent removed), proposing complementaries studies to optimize the selectivity.
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[en] CHEMICAL PROCESSING OF A HIGH CARBON FECR ALLOY FINES AIMING TO OBTAIN CHROMIUM OXIDE / [pt] PROCESSAMENTO QUÍMICO DE FINOS DE UMA LIGA FECR ALTO CARBONO VISANDO A OBTENÇÃO DO ÓXIDO DE CROMO

DOUGLAS MARTINS TORRES 16 April 2019 (has links)
[pt] Ligas ferrosas são importantes insumos nos processos de obtenção de aços especiais. A obtenção de ligas Fe-Cr se dá principalmente por meio de dois processos, empregando-se como agentes redutores C ou Si, sendo o primeiro associado à síntese de ligas FeCrAC, e o segundo às ligas FeCrBC. Neste contexto, ligas do sistema Fe-Cr, com teor de Cr típico variando entre 45 a 95 por cento em massa, apresentam destaque, principalmente na fabricação de aços inoxidáveis. Durante processo de obtenção das referidas ligas, há considerável produção de finos, os quais podem ser reaproveitados mediante tratamento químico (piro e hidrometalúrgico) apropriado. No presente trabalho investigouse a extração de cromo de finos gerados durante a produção de uma liga Fe-Cr com alto teor de C. Para tanto foram realizadas ustulações nas temperaturas de 700, 800, 900 e 1000 graus Celsius com excessos de 100, 200, 300 e 400 graus Celsius NaOH e estequiométrico, 125, 150 e 200 graus Celsius de excesso de Mg(OH)2 em atmosfera oxidante, seguida de solubilização em meio aquoso e redução com H2O2 em diferente valores de pH, seguido-se da precipitação com NaOH em pH alcalino. Matéria prima, intermediários e produtos foram caracterizados por MEV/EDS, FTIR, DRX e ICP-OES. As recuperações de Cr em solução máximas alcançadas foram da ordem de 98 por cento, e a etapa de redução e precipitação em aproximadamente 95 por cento sugerindo que a rota de processamento químico proposta foi satisfatória no que tange à extração do cromo inicialmente presente. / [en] Ferrous alloys are important inputs in the process of obtaining special steels. The obtained Fe-Cr alloy is mainly by two processes, employing reducing agents such as C or Si, the first being associated with the synthesis of FeCrAC alloy and the second alloy to FeCrBC. In this respect, alloys of Fe-Cr system with varying Cr content typically between 45 to 95 percent by weight show prominence, particularly in the manufacture of stainless steel. During the process of obtaining these alloys, there is considerable production of fines which can be reused by appropriate chemical treatment (hydro-and pyro). In the present work we investigated the extraction of chrome fines generated during the production of a Fe-Cr alloy with high content of C. For both ustulações were performed at temperatures of 700, 800, 900 and 1000 Celsius degrees in excess of 100, 200, 300 and 400 percent stoichiometric NaOH and 125, 150 and 200 percent excess of Mg (OH) 2 in an oxidizing atmosphere, followed by solubilization in an aqueous medium and in H2O2 reduction with different pH values was followed by precipitation with-NaOH alkaline pH. Raw materials, intermediates and products were characterized by MEV/ EDS, FTIR, XRD and ICP-OES. The recoveries of Cr on maximal solution achieved were of the order of 98 percent, and the stage of reduction and precipitation by about 95 percent suggesting that the route of chemical processing proposal was satisfactory with regard to the extraction of chromium initially present.
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[en] KINETICS OF VANADIUM PENTOXIDE CARBOCHLORINATION AND SOME ASPECTS OF ITS CHEMICAL BEHAVIOR / [pt] CARBOCLORAÇÃO DO PENTÓXIDO DE VANÁDIO E ASPECTOS DO SEU COMPORTAMENTO QUÍMICO

FRANCISCO ASCENDINO RIBEIRO FILHO 25 April 2006 (has links)
[pt] A cinética da carbocloração do pentóxido de vanádio (V2O5) puro, pelo tratamento com gás cloro, de misturas sob a forma de pó, não-compactadas, de V2O5 e grafite (agente redutor), foi investigada, com o emprego do método termogravimétrico, no intervalo de 350 a 550°C, sendo estudada a influência, sobre a velocidade de reação, das seguintes variáveis: temperatura de cloração, percentagem de agente redutor na amostra inicial e pressão parcial do cloro. Na avaliação do efeito da temperatura de cloração sobre a cinética da reação, o Modelo do Núcleo Não Reagido foi utilizado para interpretar os resultados experimentais obtidos. O valor calculado para a energia de ativação da reação foi de 52 kJ, na faixa de 350 a 400°C, sugerindo a reação química como a etapa controladora do processo, e de 12 kJ, na faixa de 400 a 550°C, caso em que a difusão do gás reagente (condições fluidodinâmicas) poderia ser o mecanismo controlador. O efeito da percentagem de carbono, no intervalo de 17 a 30%, nas temperaturas de 350 e 500°C, revelou comportamentos distintos da reação, sugerindo a predominância, conforme o caso estudado, de fatores diferentes, tais como o contato sólido-sólido, atuando para aumentar a taxa de reação, e o excesso estequiométrico de carbono ou a dificuldade de penetração do gás reagente, concorrendo para diminuir a taxa de reação. A reação investigada caracterizou-se por ser aproximadamente de segunda ordem em relação ao cloro, à temperatura de 350°C, e, de primeira ordem, a 500°C. / [en] The kinetics of the carbochlorination of pure vanadium pentoxide (V2O5) by the treatment of a powdered mixture of V2O5 and graphite with chlorine gas, was investigated, using the termogravimetric method, in the temperature range of 350°C to 550°C. The effect of chlorination temperature, amount of reducing agent (graphite) and partial pressure of chlorine gas on the reation kinetics was studied. Regarding the influence of temperature on the reaction kinetics, the shrinking-core or topochemical model was used to explain the experimental results obtained during this study. The activation energy of the reaction, in the temperature range of 350 to 400°C, was 52 kJ, suggesting the chemical reaction as the rate controlling step, and, in the temperature range of 400 to 550°C, was 11 kJ, as the diffusion of the reacting gas (fluid-dynamic conditions) seems to be the limiting step. The effect of the amount of graphite, in the range of 17 to 30%, at the temperatures of 350°C and 500°C, leads to distinct reaction behaviors, distinguishing the predominance of different factors according to the case studied, such as the contact between the reacting solids, which acts in order to increase the reaction rate, and the excess of carbon amount or the difficult of penetration of the reacting gas, acting towards a reduction of the reaction rate. The reaction occurred to be about second-order with respect to Cl2, at the temperature of 350°C, and first-order, at 500°C.
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[en] SELECTIVE ROASTING OF A SULPHIDE CONCENTRATE WITH LOW COPPER CONTENT / [pt] USTULAÇÃO SELETIVA DE UM CONCENTRADO SULFETADO COM BAIXO TEOR DE COBRE

03 April 2013 (has links)
[pt] Os concentrados de sulfetos minerais são importantes fontes de matériaprima para extração de metais não-ferrosos. O presente trabalho tem por objetivo avaliar o processamento químico de um concentrado de calcopirita com um teor de cobre relativamente baixo, que o inviabiliza de ser utilizado nos processos metalúrgicos estabelecidos (ustulação / fusão mática / conversão / refino). A motivação para tal tem origem em uma parceria com uma empresa do setor de produtos químicos com interesse na obtenção seletiva de CuSO4 e Fe2O3 a partir de um concentrado com esta característica. Para atender a esse objetivo, foi inicialmente conduzido um estudo de fundamentação teórica (termodinâmico) tendo em vista identificar a viabilidade da seletividade desejada, seguido de uma apreciação do comportamento termoquímico desse sistema reacional. O estudo experimental foi realizado através da avaliação do efeito de variáveis relevantes, tais como temperatura e composição química da atmosfera reacional, e um estudo cinético. A matéria-prima e os produtos obtidos foram caracterizados através de Difração de Raios-X, Microscopia Eletrônica de Varredura e Espectroscopia de Raios-X por Dispersão de Energia. Por fim, foram realizados testes de solubilização em água de amostras selecionadas dos produtos da ustulação a fim de se constatar, de forma prática, a conversão seletiva da calcopirita em CuSO4 e Fe2O3. Tal fato pôde ser observado através da formação de um licor azulado, típico do sulfato de cobre, e um resíduo sólido acastanhado desprovido de Cu, conforme verificado pelos métodos de caracterização. / [en] The sulphide minerals concentrates are an important source of raw material in extractive processes of nonferrous metals. This study aims to evaluate the chemical processing of a chalcopyrite concentrate with a relatively low copper content. The motivation for the research comes from a partnership with a chemicals production company with interest in obtaining, selectively, CuSO4 and Fe2O3 from this kind of concentrate. For the purpose of meet this objective, it was performed a thermodynamic study, as well as an appreciation of the thermochemical behavior of the reaction system, in order to identify the conditions under which the mentioned selectivity could be fulfilled. Thereafter, it was conducted an experimental study evaluating variables such as temperature and chemical composition of the atmosphere over the reaction time. The obtained products as well as the raw materials were characterized using X-Ray Diffraction, Scanning Electron Microscopy and X-Ray Spectroscopy Energy Dispersive. Finally, some water-solubilizing tests were performed on selected roasted products samples in order to verify, in practice, the selective conversion of chalcopyrite into CuSO4 and Fe2O3. Such fact could be observed through the formation of a blue liquor, typical copper sulfate, and a brown solid residue deprived of Cu, as verified by the characterization methods.
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[en] FLUID DYNAMICS AND KINETICS STUDY OF ZINC SULPHIDE CONCENTRATES ROASTING IN FLUIDIZED BED REACTOR / [pt] ESTUDO FLUIDODINÂMICO E CINÉTICO DA USTULAÇÃO DE CONCENTRADOS DE SULFETO DE ZINCO EM REATOR DE LEITO FLUIDIZADO

ORFELINDA AVALO CORTEZ 29 August 2003 (has links)
[pt] No presente trabalho apresenta-se um estudo fluido dinâmico e cinético da ustulação de um concentrado de sulfeto de zinco a 950 Graus Celsius. Os resultados foram coletados na literatura para experimentos realizados em um reator de leito fluidizado industrial com enriquecimento do ar com oxigênio. A caracterização teórica e experimental foi realizada com as variáveis operacionais de reatores industriais. Foram levantados diagramas fluido dinâmicos teóricos (Geldart, Schytill e Grace) para a prática industrial em condições específicas. Foi observado que mudanças na temperatura, diâmetro médio da partícula, velocidade superficial do gás e tamanho do reator afetam as fronteiras dos diagramas. Os programas para caracterizar o comportamento do leito do reator foram escritos no Mathcad. Um estudo cinético foi realizado para avaliar as influências dos parâmetros temperatura, pressão parcial de O2, tamanho da partícula, massa específica da partícula e do gás fluidizante e viscosidade do gás sobre a conversão de ZnS a ZnO. Os resultados mostraram que o enriquecimento do ar com oxigênio é uma alternativa recomendável para o aumento da eficiência da conversão de concentrados de ZnS em reatores de leito fluidizado. / [en] This work presents a fluid dynamics and kinetics study of the roasting of zinc sulphide concentrates at 950 Celsius Degrees. The data were collected in the literature for experiments carried out in an industrial fluidised bed reactor with an excess of oxygen. The theoretical and experimental characterisation was conducted with the operating variables of the industrial reactor. Theoretical fluid dynamic diagrams (Geldart, Schytill and Grace) were drawn for the industrial practice at certain conditions. It was observed that, with changing temperature, mean particle diameter, gas superficial velocity and reactor size, the boundaries of the diagrams were affected. Mathcad programs to characterise the bed behaviour are presented. The kinetics was studied to evaluate the influences of the following parameters: temperature, O2 partial pressure, particle size, gas and particle densities, and gas viscosity on the conversion of ZnS to ZnO. The results effectively demonstrate that, for the oxygen enrichment employed, the conversions increased in approximately 15 percent. Therefore, the oxygen enrichment is an advisable alternative to increase the efficiency of ZnS concentrates roasting in fluidised bed reactors.
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[pt] ESTUDO DE PROCESSOS PARA RECUPERAR O TITÂNIO CONTIDO NUM REJEITO DE CONCENTRAÇÃO DE MAGNETITA / [en] PROCESSES STUDIES TO RECOVER A TITANIUM BEARING MATERIAL FROM MAGNETITE CONCENTRATION TAILINGS

ADRIEL MARTINS DA SILVA 24 March 2021 (has links)
[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.
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[en] CHEMICAL PROCESSING OF SULFIDE CONCENTRATES WITH HIGH AND LOW COPPER CONTENTS / [pt] PROCESSAMENTO QUÍMICO DE CONCENTRADOS SULFETADOS COM ALTO E BAIXO TEOR DE COBRE

RODRIGO FERNANDES M DE SOUZA 20 March 2018 (has links)
[pt] Concentrado minerais sulfetados são uma importante fonte de matérias-primas nos processos de extração de metais não-ferrosos. No que diz respeito ao cobre, estes são usualmente processados segundo um fluxograma contemplando as etapas de ustulação, fusão mática, conversão e refino. Todavia, algumas características dos concentrados podem limitar a sua aceitação nas plantas de processamento tais como: baixo teor de cobre assim como a presença de elementos ditos deletérios, como, por exemplo, o flúor e seus efeitos corrosivos sobre materiais refratários após a transformação e ácido fluorídrico; ainda que o material possua um teor do metal de interesse elevado. Dentro desse contexto, o presente trabalho tem por objetivo avaliar o processamento químico de concentrados sulfetados de cobre com essas características a fim de entender o seu comportamento nos processos de ustulação, visando à identificação de condições que minimizem os efeitos danosos do flúor, no caso de concentrados de alto, assim como determinar uma janela operacional que possibilite a obtenção seletiva de CuSO4, no caso de concentrados de baixo teor. Para atender a esses objetivos, foi levado a efeito um estudo teórico incluindo uma breve revisão da literatura e uma apreciação termodinâmica das reações químicas mais relevantes em cada sistema reacional. O estudo experimental foi conduzido através da avaliação do efeito de variáveis específicas para cada sistema reacional. No caso particular de concentrados de alto teor contendo flúor, os experimentos contemplaram a presença, ou não, de água na atmosfera reacional ao passo que nos ensaios envolvendo concentrados de baixo teor de cobre foram levados a efeito variando a temperatura e a composição química da atmosfera reacional a partir da recirculação de parte dos produtos gasosos, como, por exemplo, o SO2. Os materiais envolvidos foram caracterizados por meio de microscopia eletrônica de varredura e difração de raios-x. As previsões teóricas de ambos os sistemas reacionais puderam ser confirmadas na caracterização dos produtos reacionais obtidos após o processamento químico dos concentrados sulfetados de alto e baixo teor de cobre. No que tange o primeiro destes, observou-se que o flúor tende a permanecer estável na forma de fluorita quando na ausência de umidade no sistema reacional. Por outro lado, no que diz respeito ao último destes materiais, verificou-se que o reciclo de parte dos produtos gasosos do processo é responsável por uma melhora de desempenho da reação química de ustulação visando à formação seletiva de sulfato de cobre e óxido de ferro. / [en] Sulfide minerals concentrates are an important source of raw materials for non-ferrous metals extraction processes. For copper, these are usually processed through a flowchart containing the operations of roasting, matte smelting, conversion and refining. However, some concentrates characteristics may limit its acceptance in processing plants such as low copper content and the presence of deleterious elements, such as fluorine and its corrosive effects as result of its transformation into hydrofluoric acid; even if the metal content is this material is high. Within this context, this study aims to evaluate the chemical processing of sulfide concentrates with these characteristics in order to understand their roasting behavior, in order to identify conditions that minimize the fluorine harmful effects for concentrate with high copper content, and determine an operating window that allows the selective obtainment of CuSO4, for low grade concentrates. To meet these objectives, it was carried out a theoretical study including a brief review of the literature and a thermodynamics assessment of the most important chemical reactions in each reaction system. The experimental study was conducted evaluating the effect of specific variables for each reaction system. In the case of concentrates of high grade containing fluorine, the experiments contemplate the presence or absence of water in the reaction atmosphere while the tests involving the concentrate with low copper content were carried out by varying the temperature and the chemical composition of the atmosphere, recirculating part of the gaseous products, like SO2. The materials were characterized by scanning electron microscopy and x-ray diffraction. The theoretical predictions of both reaction systems could be confirmed in the characterization of the reaction products obtained after the chemical processing of sulfide concentrates of high and low copper content. In what touches the former, it was observed that fluorine tends to remain stable as fluorite in the absence of moisture within the reaction system. On the other hand, regarding the latter material, it was found that the part of recycled gaseous products of the process are responsible for a performance improvement of the roasting reaction focused on the selective formation of copper sulfate and iron oxide.
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[en] PRELIMINARY CHEMICAL PROCESSING OF LATERITIC NICKEL ORES BY SULPHATION ROASTING / [pt] PRÉ-PROCESSAMENTO QUÍMICO DE MINÉRIOS LATERÍTICOS DE NÍQUEL VIA USTULAÇÃO SULFATANTE

MARIANA AGUIAR DE AZEVEDO TAVARES 24 March 2021 (has links)
[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.

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