Orientador: Ines Joekes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-25T03:48:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sueoka_Wilson_M.pdf: 3285511 bytes, checksum: b7c7caac0b3e2826ccb26356d9c225af (MD5) Previous issue date: 1999 / Mestrado

BEZERRA, B. T. C. Adsorção e precipitação de ácido aminofosfônico em rocha testemunho e minerais característicos. 2015. 53 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-04-27T12:41:53Z No. of bitstreams: 1 2015_dis_btcbezerra.pdf: 1113000 bytes, checksum: 3c6ea215fcb807d0bb7d0147bf4b881e (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-04-27T17:49:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_dis_btcbezerra.pdf: 1113000 bytes, checksum: 3c6ea215fcb807d0bb7d0147bf4b881e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-27T17:49:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_dis_btcbezerra.pdf: 1113000 bytes, checksum: 3c6ea215fcb807d0bb7d0147bf4b881e (MD5) Previous issue date: 2015-02-26 / The movement of fluids present in the well moving to surface is caused mainly by the injection of sea water in these petroleum units producing. However, this process induce to scale formation, since the mixing of saline water with the water present in the well leads to formation of insoluble salts. In order to reduce the damage caused by the deposition of these salts employs the squeeze technique of scale inhibitor injection, from which occurs the retention of an anti-fouling on the surface of rock formation by inhibiting the formation of crystals. The present work had as main objective to understand the mechanism of retention of an inhibitor in a characteristic rock of the pre-salt. Therefore, fundamental studies of batch were performed employing a witness rock calcite disaggregated (IL), the main minerals that occur in the formations (calcite and quartz) and as scale inhibitor, the nitrilotrismetylenephosphonic acid (NTMP). It was raised isotherm adsorption/desorption of N2 and XRD characterization of materials used for retention of the inhibitor. The batch experiments were conducted under different operating conditions in a thermostatic bath. Evaluated the influence of temperature, the presence of a surfactant, particle size, addition of cations Ca2+ and Mg2+ and contact time. The inhibitor concentration was determined by analyzing of the amount of phosphorus in solution employing the technique Optical Emission Spectroscopy Inductively Coupled Plasma (ICP-OES). The results led us to conclude that the retention of NTMP in the rock record is controlled by the precipitation of inhibitor; increasing the temperature results in a gradual increase in the amount of trapped inhibitor and the addition of the surfactant Igepal does not cause abrupt variations this retention / O deslocamento dos fluídos presentes no poço até a superfície é ocasionado, principalmente, pela injeção da água do mar nessas unidades produtoras de petróleo. Entretanto, tal processo induz a formação de incrustações, uma vez que a mistura da água salina com a água conata presente no poço ocasiona a formação de sais insolúveis. A fim de reduzir os danos causados por essa deposição de sais emprega-se a técnica squeeze de injeção de inibidor de incrustação, a partir da qual ocorre a retenção de um anti-incrustante na superfície da formação rochosa inibindo a formação dos cristais. O presente estudo visou compreender o mecanismo de retenção de um inibidor em uma rocha característica do pré-sal e para tanto, foram realizados estudos fundamentais em batelada empregando uma rocha testemunho calcítica desagregada (IL) e os principais minerais que ocorrem nas formações (calcita e quartzo) e como inibidor de incrustação, o ácido nitrilotrismetilfosfônico (ATMP). Foram levantadas isotermas de adsorção/dessorção de N2 e ensaios de DRX para caracterização dos materiais utilizados para retenção do inibidor. Os experimentos em batelada foram conduzidos sob diferentes condições de operação em um banho termostático. Foi avaliada a influência da temperatura, presença de um tensoativo, granulometria, adição dos cátions Ca2+ e Mg2+ e tempo de contato. A concentração de inibidor foi determinada a partir da análise da quantidade de fósforo em solução empregando-se a técnica de Espectroscopia de Emissão Ótica com Plasma Indutivamente Acoplado (ICP-OES). Os resultados obtidos nos levaram a concluir que a retenção do ATMP na rocha testemunho é controlada pela precipitação desse inibidor; o aumento da temperatura resulta em um gradual acréscimo na quantidade de inibidor retida e a adição do tensoativo Igepal não ocasiona bruscas variações nessa retenção

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-12-05T03:10:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348708.pdf: 4421959 bytes, checksum: 378a5df7e213af74629ff84237bedc08 (MD5) Previous issue date: 2017 / A Drenagem Ácida da Mineração (DAM) contêm vários metais solubilizados e baixos valores de pH, representando um risco potencial tanto para o meio ambiente como para a saúde humana. Além disso, a durabilidade no tempo e a dificuldade em aplicar sistemas de tratamento nos lugares onde a DAM é gerada, dificultam seu tratamento. Por outro lado, na região da Grande Florianópolis existe uma atividade da maricultura significativa, destacando o cultivo de mexilhões e ostras, sendo gerada uma grande quantidade de resíduos em forma de conchas. As conchas dos moluscos, formadas em sua maior parte por carbonato cálcico, são descartadas em vez de serem reutilizadas para produzir material de valor agregado, provocando, consequentemente, impactos ambientais, sociais e econômicos negativos. Assim, este trabalho pretende estudar em escala laboratorial o potencial das conchas de moluscos processadas para tratar a DAM do carvão gerada na Região Carbonífera Catarinense, avaliando sua capacidade para neutralizar o pH e remover Al, Fe e Mn. Comparou-se, consequentemente, o potencial dos grãos da concha de mexilhão, grãos da concha de ostra bruta e grãos da concha da ostra calcinada para remover alumínio, ferro e manganês contidos na DAM mediante ensaios em regime de batelada segundo o método estatístico de Taguchi. Os grãos da concha de ostra bruta foram selecionados como o agente de neutralização/sorção para a continuidade da pesquisa pois apresentaram boas remoções além de um processo sustentável, econômico e simples. O estudo das isotermas de adsorção dos metais mostrou um melhor ajuste ao modelo de Langmuir, mostrando as seguintes capacidades máximas de adsorção: 16,61 mg · g-1 para Al em solução sintética; 29,58 mg · g-1 para ferro com DAM e 0,18 mg · g-1 para Mn com DAM. Boas eficiências de remoção foram obtidas ao tratar a DAM com uma dosagem de 2g/L de calcita biogênica: 100% para Al; 88,8% para Fe e 82% par Mn. Os estudos cinéticos verificaram que o processo de remoção acontece em duas etapas, nos casos de Fe e Mn, enquanto que para o alumínio a remoção acontece numa única etapa. Constatou-se que após tratamento com concha de ostra, o alumínio e ferro alcançaram concentrações abaixo das máximas permitidas pela Resolução CONAMA 357 de 2005 para águas da classe 3 (apta para usos secundários), enquanto que, embora a concentração de manganês foi consideravelmente reduzida, não atingiu-se o padrão adequado. Os dados dos ensaios cinéticos foram bem ajustados com o modelo cinético de pseudo-segunda ordem para Al e Fe. O manganês apresentou baixos coeficientes de correlação em todos os casos. Quanto aos experimentosem regime de fluxo contínuo descendente, foram tratados 6,5 L de DAM durante 22h de experimento. Verificou-se que a calcita biogênica não alcançou saturação de alumínio, no entanto alcançou saturação de ferro aos 1200min e aos 300min do início do experimento para o manganês. Ao avaliar as curvas de ruptura para ferro e manganês, obtiveram-se, segundo o modelo de Thomas, as capacidades respectivas de adsorção de ??0= 1,7324mg · g-1 e ??0= 1,537mg · g-1. As análises de MEV e EDS realizadas nos grãos da concha de ostra saturada de metais parecem indicar que existe remoção dos metais via mecanismos de sorção, porém, em base aos valores de pH alcançados durante os ensaios, assume-se a precipitação como hidróxidos como o principal mecanismo de remoção dos metais. Em conclusão, os grãos das conchas de ostra bruta, mediante um processo de obtenção sustentável, econômico e simples, e considerando ainda os valores de remoção obtidos, apresentaram-se como um agente neutralizador/sorvente com grande potencial para tratar a DAM gerada na Região Carbonífera Catarinense. Além disso, é preciso salientar a grande disponibilidade da matéria prima (conchas de ostra) na região da Grande Florianópolis e o baixo custo que implicaria o seu uso, requisitos fundamentais para o tratamento da DAM mediante a aplicação de um material gerador de alcalinidade. / Abstract : Acid Mine Drainage (AMD) represents a potential risk to both the environment and human health due several solubilized metals and low pH values. In addition, the long durability and the difficulty in applying treatment systems in the places where AMD is generated, make difficult its treatment. On the other hand, in Grande Florianópolis there is a significant mariculture activity, highlighting the cultivation of mussels and oysters. Thus, a large amount of shell waste is generated. Mollusk shells, mostly made up of calcium carbonate, are discarded instead of being reused to produce value-added material, thereby causing environmental, social and economic negative impacts. Thus, this work intends to study the processed mollusk shells potential to treat the coal AMD generated in the Catarinense Carboniferous Region in laboratory scale, evaluating its capacity to neutralize the pH and to remove Al, Fe and Mn. Therefore, applying the Taguchi statistical method in batch tests, were compared the potential of mussel shell grains, crude oyster shell grains and calcined oyster shell grains to remove aluminum, iron and manganese contents in AMD. The grains of the raw oyster shell were selected as the neutralization/sorption agent to continue the research because they presented good removals besides a sustainable, economical and simple process. The metal adsorption isotherms showed a better fit to the Langmuir model, showing the following maximum adsorption capacities: 16,61mg · g-1 for Al in synthetic solution; 29.58mg · g-1 for iron with DAM and 0.18mg · g-1 for Mn with AMD. Good removal efficiencies were obtained by treating AMD with 2g/L biogenic calcite dosage: 100% for Al; 88.8% for Fe and 82% for Mn. The kinetic studies verified that the removal process occurs in two stages, in the Fe and Mn cases, whereas for the aluminum removal takes place in a single step. The values obtained in the kinetic tests were compared with the class 3 waters maximum permitted values established by Resolution CONAMA 357 of 2005, in order to be used for secondary uses. It was found that aluminum and iron reached concentrations below the maximum allowed, while the manganese concentration did not, however, its concentration was significantly reduced. The kinetic tests fitted well with pseudo-second kinetic model order for Al and Fe. On the other hand, manganese presented low correlation coefficients in all cases. By experiments in descending continuous flow regime, 6.5L of DAM were treated during 22h. It was verified that biogenic calcite did not reach the saturation for aluminum, for iron case, the calcite reached the saturation at 1200min and for the manganese at 300min from the beginning of the experiment. Whenevaluating the rupture curves for iron and manganese, the adsorption capacities of ??0= 1.7324mg · g-1 and ??0= 1.537mg · g-1 were obtained for respective metals. The SEM and EDS analyzes performed on the saturated oyster shells grains seems to indicate that sorption processes exist during metal removal. However, due pH values achieved during de testes, hydroxide precipitation it is assumed as the main metal removal mechanism. In conclusion, it is shown the great potential to treat AMD generated in the Catarinense Carboniferous Region through a sustainable, economic and simple obtaining process, besides getting good sorption values, by using raw oyster shell grains as a neutralization/sorption agent. In addition, it is necessary to emphasize the high availability of the raw material (oyster shells) in the region and the low cost that would imply its use, essential requirements for an AMD treatment by applying an alkalinity generating material.

El presente artículo explica la utilización de concreto autorregenerante para evitar la fisuración del concreto, enfocado en el concreto autorregenerante por encapsulado bacteriano. El método fue descubierto por el microbiólogo Henk Jonkers yfunciona mediante la integración de cápsulas de bacterias que producen piedra caliza, Bacillus pseudofirmus o Sporosarcina pasteurii, con lactato de calcio.La utilización de este tipo de concreto genera muchos beneficios en sus propiedades, como: Mayor resistencia a la compresión, en comparación con el concreto convencional, reducción de la permeabilidad ocasionando mejores propiedades en estado endurecido con respecto al convencional, entre otros que seexplicarán a continuación.

Diferentes estratégias de flotação (reagentes, pH e rota) têm sido utilizadas na separação entre apatita e carbonatos em todo o mundo. Há evidências na literatura de que a cristalinidade afeta a flotação de apatitas e calcitas com oleato de sódio. Além disso, a dissolução dos sais semi-solúveis pode influenciar a interação entre a superfície dos minerais e os reagentes de flotação, uma vez que o mecanismo de adsorção mais importante é a precipitação de oleato de cálcio na interface sólido/líquido. Portanto, o objetivo deste trabalho é investigar a relação entre cristalinidade, cinética de dissolução e resposta à flotação de apatitas e calcitas de diferentes gêneses (ígnea, metamórfica e sedimentar) e origens. Quatro tipos de minerais foram utilizados: purificados a partir de minérios, previamente purificados, naturalmente puros e amostras de coleção. As amostras foram caracterizadas por fluorescência de raios-X e microanálise (WDS/EDS). Características físicas como densidade (d), área superficial (S) e porosidade (P) também foram determinadas. O método de Rietveld aplicado à difração de raios-X foi usado tanto para comprovar a pureza das amostras como para estudar a cristalinidade dos minerais por meio da determinação dos parâmetros de rede (distâncias a e c, e volume da cela unitária- VCU), além do grau de cristalinidade (GC), tamanho de cristalito (TC) e microdeformação (MD). Ensaios de dissolução, conduzidos na ausência de CO2, forneceram a quantidade (mol) de íons Ca2+ (nCa2+) dissolvidos em função do tempo (t) e normalizada em relação à área superficial. Os resultados se ajustam a um modelo de primeira ordem: nCa2+ = Ca2+MAX(1- e-kt). Este procedimento permitiu calcular os valores da quantidade máxima de íons Ca2+ dissolvidos (Ca2+MAX), bem como da constante cinética (k). Além disso, a velocidade de dissolução foi determinada para a etapa rápida (VR), que caracteriza o início da reação, e para a etapa lenta (VL), que ocorre nas proximidades do estado estacionário. A resposta à flotação com oleato de sódio foi determinada por meio de experimentos de microflotação. Várias relações de causa e efeito são encontradas: flotabilidade (F) versus VR, e VR versus características intrínsecas (parâmetros de rede, de cristalinidade e físicos). VR foi selecionado para participar de tais modelos, pois, caracteriza o intervalo de tempo em que o condicionamento (1 minuto) e a microflotação (1 minuto) ocorrem. Observa-se que a flotabilidade dos minerais aumenta com o aumento de VR, sugerindo que apatitas e calcitas que disponibilizam mais íons Ca2+ em solução para interagir com o oleato, exibem mais elevada flotabilidade. Equações lineares de F em função de VR em pH 8 (R = 0,97 para apatitas e R = 0,66 para calcitas) e pH 10 (R = 0,95 para apatitas e R = 0,63 para calcitas) foram encontradas. Correlações lineares múltiplas foram utilizadas para relacionar VR (em pH 8 e 10) com as características intrínsecas que exercem maior influência sobre este parâmetro. Para as apatitas, VR foi equacionado em função de GC, TC e c, enquanto para as calcitas, os parâmetros GC, TC, d e P foram selecionados para compor o modelo. Os valores de VR calculados se ajustam aos observados dentro de um intervalo de confiança de 95%. As equações lineares propostas para as apatitas foram usadas para se estimar F das amostras de Anitápolis-SC e Tapira-MG, que não foram submetidas aos ensaios de dissolução. Os valores de F calculados estão em concordância com aqueles experimentalmente determinados. / Different flotation strategies (reagents, pH and route) have been adopted to separate apatite from carbonates around the world. Literature provides evidences that crystallinity affects flotation response of apatite and calcite with sodium oleate. Furthermore, dissolution of salt-type minerals influences the interaction between mineral surface and flotation reagents, because the most important adsorption mechanism is the surface precipitation of calcium oleate onto mineral/water interface. Therefore, the objective of this research is to investigate the relationship between crystallinity, dissolution kinetics and flotation response of apatites and calcites from different genesis (igneous, metamorphic and sedimentary) and origins. Four sorts of minerals were utilized: minerals purified from ores, minerals previously purified, naturally pure minerals and collection samples. They were characterized by X-ray fluorescence and X-ray microanalysis (WDS/EDS). Physical characteristics, as specific gravity (d), surface area (S) and porosity (P), were also determined. The Rietveld method applied to X-ray diffraction data was used either to probe the purity of samples or to study the crystallinity of the minerals by means of determining their lattice parameters (a and c dimensions plus lattice volume-VCU), in addition to crystallinity degree (GC), crystallite size (TC) and microstrain (MD). Dissolution experiments, conducted in the absence of CO2, yielded curves which relate the amount (mol) of dissolved Ca2+ ions (nCa2+) versus time (t), normalized by the surface area. They fit a first order model: nCa2+ = Ca2+MAX(1- e-kt). Curve fitting via exponential adjustment was accomplished to calculate values of the maximum amount of dissolved Ca2+ ions (Ca2+MAX) and the kinetic constant (k). In addition, the dissolution rate was determined for the fast step (VR), which characterizes the beginning of the reaction, and for the slow step (VL), as it tends to the steady state. Flotation response with sodium oleate was determined by microflotation experiments. Several cause-effect relationships are found: floatability (F) versus VR, and VR versus intrinsic characteristics of minerals (lattice, crystallinity and physical parameters). VR was selected to participate in the model because it characterizes the length of time along which reagent conditioning (1 minute) plus microflotation (1 minute) take place. It is observed that F increases as VR becomes greater, suggesting that samples of apatites and calcites which place more Ca2+ ions in solution to interact with oleate exhibit higher flotation performance. Linear equations of F versus VR at pH 8 (R = 0,97 for apatites and R = 0,66 for calcites) and pH 10 (R = 0,95 for apatites and R = 0,63 for calcites) were found. Likewise, multiple linear correlations were used to relate VR (at pH 8 and 10) with the intrinsic characteristics of apatites and calcites that affect VR to a greater extent. For apatites, VR was modeled as a function of GC, TC and c, while for calcites, the parameters GC, TC d and P were selected to compose the model. The calculated VR values fit the experimental ones within 95% of confidence. The linear equations developed for apatites were used to estimate floatability of the samples from Anitápolis-SC and Tapira-MG, which were not submitted to dissolution experiments. The values of calculated floatability are in agreement with the experimental ones.

La mezcla de materias primas que se utiliza habitualmente para la fabricación del soporte de los azulejos (revestimiento cerámico vidriado), contiene entre 12-15% de carbonato cálcico que, al descomponerse durante la cocción, suministra el óxido de calcio necesario para producir las fases cristalinas que le confieren las propiedades técnicas requeridas. Las arcillas que se emplean para la obtención de los soportes de cocción blanca carecen de carbonato cálcico por lo que es necesario introducir el CaO en forma de partículas de calcita (de tamaño inferior a 100 µm), dado que es el mineral más barato de entre los que contienen dicho óxido. La descomposición de las partículas de calcita durante la etapa de cocción de los azulejos, además de proporcionar el CaO necesario, produce un desprendimiento de CO2 que, si el ciclo de cocción no está adecuadamente diseñado, puede dar lugar a defectos en el recubrimiento vidriado del producto acabado. Actualmente, la descomposición de la calcita es una de las etapas que limitan la velocidad a la que se efectúa la cocción de las piezas, ya que es necesario que se complete en su totalidad antes de que el esmalte funda e impermeabilice el soporte. En esta Memoria se resume el estudio realizado para obtener una expresión matemática que relacione el grado de conversión de las partículas de calcita, contenidas en el soporte crudo de las piezas de revestimiento cerámico de cocción blanca, con las variables de operación (temperatura, porosidad del soporte, contenido de calcita, etc.). A la vista de las discrepancias existentes en la bibliografía respecto a la cinética de la reacción de descomposición del carbonato cálcico, en primer lugar, se ha estudiado el proceso de descomposición térmica de partículas de calcita, de tamaño inferior a 1.1 mm, análogas a las que se utilizan industrialmente en la fabricación del soporte de los azulejos, en el intervalo de temperaturas comprendido entre 850 y 950ºC, operando en condiciones isotérmicas en cada experimento. Estas partículas consistían en agregados cristalinos constituidos por microcristales de CaCO3 de tamaño normalmente inferior a 20 µm. Como consecuencia del estudio realizado, se ha propuesto una ecuación de velocidad, basada en el modelo cinético "de reacción homogénea" o "de conversión uniforme" válida para el proceso de descomposición térmica de las partículas de CaCO3 antes indicadas. Partiendo de este modelo cinético se ha deducido una expresión matemática que relaciona el grado de conversión de las partículas de CaCO3 con el tiempo de reacción, la temperatura y el tamaño de partícula. Esta ecuación se adapta satisfactoriamente a los resultados experimentales obtenidos en los experimentos realizados, operando en condiciones isotérmicas, en el intervalo de condiciones de operación estudiado. A continuación, se ha estudiado el proceso de descomposición térmica de las partículas de calcita citadas, cuando están formando parte de la mezcla de materias primas utilizada para la fabricación de azulejos, en piezas conformadas en condiciones de operación análogas a las que se utilizan industrialmente. En este apartado se ha estudiado la influencia de distintas variables de operación: tiempo, temperatura, espesor de la pieza, compacidad de la pieza y contenido en calcita. Partiendo de la ecuación de velocidad deducida para las partículas de calcita, se ha propuesto una expresión matemática, basada en el modelo cinético "de núcleo sin reaccionar", que relaciona el grado de conversión de las partículas de calcita, contenidas en la pieza, con las variables de operación mencionadas. La ecuación diferencial obtenida permite reproducir con suficiente exactitud los resultados experimentales en condiciones isotérmicas, en el intervalo de condiciones de operación ensayado. Asimismo, introduciendo el concepto de velocidad de calentamiento, es susceptible de ser aplicada en condiciones no isotérmicas, a velocidad de calentamiento constante, en condiciones similares a las que se efectúa la descomposición térmica de las partículas de calcita, contenidas en el soporte de los azulejos de cocción blanca, en la práctica industrial.

Geólogo / La presencia de aguas contaminadas es un problema medioambiental que toma cada vez más importancia en el mundo globalizado. En particular, la industria minera interviene el medioambiente de formas diversas, siendo una de ellas el cambio de condiciones de minerales que eventualmente generan drenajes ácidos mineros (AMD). Por esta razón, se hace esencial tratar las aguas ácidas de forma adecuada y sustentable. Dentro de este marco, el método DAS (sustrato disperso alcalino, en inglés) es una muy buena alternativa para purificar aguas ácidas, al combinar un material inerte de grano grueso que entrega buena permeabilidad al sistema con un material reactivo de grano fino que aumenta el pH de las aguas y genera la precipitación de metales. Las experiencias DAS hasta ahora trabajan con altas concentraciones de metales y consisten en 2 etapas, donde se utiliza calcita y óxido de magnesio (periclasa) como material reactivo, respectivamente. El objetivo de esta investigación es presentar una alternativa al uso de la calcita del método DAS y además poder probar la efectividad del método de tratamiento en un espectro de concentraciones más baja de lo probado anteriormente. Después de una extensa investigación tanto bibliográfica como de laboratorio, se seleccionaron 3 materiales reactivos sustentables alternativos a la calcita: conchillas de almejas, conchillas de choritos y cáscara de huevo. Los resultados de las columnas de laboratorio tipo DAS entregan resultados prometedores respecto a la eficiencia de estos materiales reactivos alternativos; todos ellos son capaces de eliminar los metales trivalentes del agua a tratar, además de comportarse de forma similar a la calcita en términos de parámetros fisicoquímicos. Además, ninguno de ellos presenta problemas de conductividad hidráulica. Estos resultados se encuentran acorde a lo esperado respecto a las investigaciones anteriores del método DAS. A partir de ello, se concluye que las conchillas marinas (tanto de almejas como de choritos) son una buena alternativa a la calcita para realizar el método DAS, proponiendo una eventual mezcla de los 2 materiales para bajar los costos del material reactivo y facilitar su obtención en las costas chilenas.

Diferentes estratégias de flotação (reagentes, pH e rota) têm sido utilizadas na separação entre apatita e carbonatos em todo o mundo. Há evidências na literatura de que a cristalinidade afeta a flotação de apatitas e calcitas com oleato de sódio. Além disso, a dissolução dos sais semi-solúveis pode influenciar a interação entre a superfície dos minerais e os reagentes de flotação, uma vez que o mecanismo de adsorção mais importante é a precipitação de oleato de cálcio na interface sólido/líquido. Portanto, o objetivo deste trabalho é investigar a relação entre cristalinidade, cinética de dissolução e resposta à flotação de apatitas e calcitas de diferentes gêneses (ígnea, metamórfica e sedimentar) e origens. Quatro tipos de minerais foram utilizados: purificados a partir de minérios, previamente purificados, naturalmente puros e amostras de coleção. As amostras foram caracterizadas por fluorescência de raios-X e microanálise (WDS/EDS). Características físicas como densidade (d), área superficial (S) e porosidade (P) também foram determinadas. O método de Rietveld aplicado à difração de raios-X foi usado tanto para comprovar a pureza das amostras como para estudar a cristalinidade dos minerais por meio da determinação dos parâmetros de rede (distâncias a e c, e volume da cela unitária- VCU), além do grau de cristalinidade (GC), tamanho de cristalito (TC) e microdeformação (MD). Ensaios de dissolução, conduzidos na ausência de CO2, forneceram a quantidade (mol) de íons Ca2+ (nCa2+) dissolvidos em função do tempo (t) e normalizada em relação à área superficial. Os resultados se ajustam a um modelo de primeira ordem: nCa2+ = Ca2+MAX(1- e-kt). Este procedimento permitiu calcular os valores da quantidade máxima de íons Ca2+ dissolvidos (Ca2+MAX), bem como da constante cinética (k). Além disso, a velocidade de dissolução foi determinada para a etapa rápida (VR), que caracteriza o início da reação, e para a etapa lenta (VL), que ocorre nas proximidades do estado estacionário. A resposta à flotação com oleato de sódio foi determinada por meio de experimentos de microflotação. Várias relações de causa e efeito são encontradas: flotabilidade (F) versus VR, e VR versus características intrínsecas (parâmetros de rede, de cristalinidade e físicos). VR foi selecionado para participar de tais modelos, pois, caracteriza o intervalo de tempo em que o condicionamento (1 minuto) e a microflotação (1 minuto) ocorrem. Observa-se que a flotabilidade dos minerais aumenta com o aumento de VR, sugerindo que apatitas e calcitas que disponibilizam mais íons Ca2+ em solução para interagir com o oleato, exibem mais elevada flotabilidade. Equações lineares de F em função de VR em pH 8 (R = 0,97 para apatitas e R = 0,66 para calcitas) e pH 10 (R = 0,95 para apatitas e R = 0,63 para calcitas) foram encontradas. Correlações lineares múltiplas foram utilizadas para relacionar VR (em pH 8 e 10) com as características intrínsecas que exercem maior influência sobre este parâmetro. Para as apatitas, VR foi equacionado em função de GC, TC e c, enquanto para as calcitas, os parâmetros GC, TC, d e P foram selecionados para compor o modelo. Os valores de VR calculados se ajustam aos observados dentro de um intervalo de confiança de 95%. As equações lineares propostas para as apatitas foram usadas para se estimar F das amostras de Anitápolis-SC e Tapira-MG, que não foram submetidas aos ensaios de dissolução. Os valores de F calculados estão em concordância com aqueles experimentalmente determinados. / Different flotation strategies (reagents, pH and route) have been adopted to separate apatite from carbonates around the world. Literature provides evidences that crystallinity affects flotation response of apatite and calcite with sodium oleate. Furthermore, dissolution of salt-type minerals influences the interaction between mineral surface and flotation reagents, because the most important adsorption mechanism is the surface precipitation of calcium oleate onto mineral/water interface. Therefore, the objective of this research is to investigate the relationship between crystallinity, dissolution kinetics and flotation response of apatites and calcites from different genesis (igneous, metamorphic and sedimentary) and origins. Four sorts of minerals were utilized: minerals purified from ores, minerals previously purified, naturally pure minerals and collection samples. They were characterized by X-ray fluorescence and X-ray microanalysis (WDS/EDS). Physical characteristics, as specific gravity (d), surface area (S) and porosity (P), were also determined. The Rietveld method applied to X-ray diffraction data was used either to probe the purity of samples or to study the crystallinity of the minerals by means of determining their lattice parameters (a and c dimensions plus lattice volume-VCU), in addition to crystallinity degree (GC), crystallite size (TC) and microstrain (MD). Dissolution experiments, conducted in the absence of CO2, yielded curves which relate the amount (mol) of dissolved Ca2+ ions (nCa2+) versus time (t), normalized by the surface area. They fit a first order model: nCa2+ = Ca2+MAX(1- e-kt). Curve fitting via exponential adjustment was accomplished to calculate values of the maximum amount of dissolved Ca2+ ions (Ca2+MAX) and the kinetic constant (k). In addition, the dissolution rate was determined for the fast step (VR), which characterizes the beginning of the reaction, and for the slow step (VL), as it tends to the steady state. Flotation response with sodium oleate was determined by microflotation experiments. Several cause-effect relationships are found: floatability (F) versus VR, and VR versus intrinsic characteristics of minerals (lattice, crystallinity and physical parameters). VR was selected to participate in the model because it characterizes the length of time along which reagent conditioning (1 minute) plus microflotation (1 minute) take place. It is observed that F increases as VR becomes greater, suggesting that samples of apatites and calcites which place more Ca2+ ions in solution to interact with oleate exhibit higher flotation performance. Linear equations of F versus VR at pH 8 (R = 0,97 for apatites and R = 0,66 for calcites) and pH 10 (R = 0,95 for apatites and R = 0,63 for calcites) were found. Likewise, multiple linear correlations were used to relate VR (at pH 8 and 10) with the intrinsic characteristics of apatites and calcites that affect VR to a greater extent. For apatites, VR was modeled as a function of GC, TC and c, while for calcites, the parameters GC, TC d and P were selected to compose the model. The calculated VR values fit the experimental ones within 95% of confidence. The linear equations developed for apatites were used to estimate floatability of the samples from Anitápolis-SC and Tapira-MG, which were not submitted to dissolution experiments. The values of calculated floatability are in agreement with the experimental ones.

Em uma das etapas do processo de produção do dióxido de urânio, obtém-se como subproduto o fluoreto de amônio em solução. O dióxido de urânio é utilizado na confecção dos elementos que abastecem às Usinas Nucleares.Na unidade fabril da empresa Indústrias Nucleares do Brasil S. A.,esse material sintético é cristalizado em um oneroso e delicado processo de secagem, utilizando grandes equipamentos e considerável quantidade de insumos.A unidade fabril em questão é capaz de produzir anualmente pouco mais de 130 toneladasde fluoreto de amônio seco e a perspectiva atual é favorável à expansão da capacidade instalada. Atualmente, não há destinação final ou aplicação prevista para esse material seco, ou seja, o material é armazenado por tempo indeterminado, onerando ainda mais a produção do combustível nuclear com os custos de manuseio e armazenagem. Este trabalho propõe-se a estudar uma rota alternativapara a síntese da fluorita, ou fluoreto de cálcio (CaF2), a partir da solução de fluoreto de amônio obtida como subproduto do processode produção do Dióxido de Urânio, verificando qual o melhor agente precipitante e estabelecendo as melhores condições para o processo de síntese. A fluorita possui uma vasta aplicação, principalmente nos campos da química, siderurgia e cerâmica. Os melhores resultados foram obtidos utilizando-se calcita (CaCO3) como agente precipitante, mantidas as condições de processo: temperatura (Treação) =70 ºC; tempo de residência (treação) = 2 h e relação estequiométrica entre os reagentes (RE) = 1:1. A calcita foi caracterizada por ICP/OES, difratometria de raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura acoplada a espectrômetro de energia dispersiva (MEV/EDS).Os produtos foram caracterizados por DRX e MEV/EDS. / At the uranium dioxide production process, ammonium fluoride is obtainedas a byproduct. Uranium dioxide is used at the production of fuel assemblies for Nuclear Mills.At Indústrias Nucleares do Brasil S. A. site, synthetic ammonium fluoride is crystallized in a costly and delicate drying process, which spends importantamounts of supplies. The industrial site in question is able to annually produce over 130 tons ofdryammonium fluoride and the current outlook is favorable to the expansion of installed capacity. Currently, there is no final destination or application provided for this dry material, i.e.,the material is stored indefinitely, further burdening the production of nuclear fuel with the handling and storage costs. This work proposes to study an alternative route for the synthesis of fluorite, or calcium fluoride (CaF2), from ammonium fluoride solution obtained as a by-product of uranium dioxide production process, checkingthe best precipitant agent and establishing the best conditions for the synthesis process.The fluorite has a wide application, particularly in the fields of chemistry, steel and ceramic. The best results were achievedusing calcite (CaCO3) as precipitating agent, keeping the process conditions: temperature (Treação) = 70 ° C; residence time (treação) = 2 h stoichiometric ratio between the reagents (ER) = 1:1.The calcite was characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy coupled with energy dispersive spectrometer (SEM/EDS).The products were characterized by XRD and SEM/EDS.

orientador: Caetano Rodrigues Miranda / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2013