abstract: Alkali treated aluminosilicate (geopolymer) was functionalized by surfactant to increase the hydrophobicity for making Pickering emulsion for the first part of this work. In the first part of this study, alkali treated metakaolin was functionalized with cetyltrimethylammonium bromide ((C16H33)N(CH3)3Br, CTAB). The electrostatic interaction between this quaternary ammonium and the surface of the aluminosilicate which has negative charge has taken place. The particles then were used to prepare Pickering emulsion. The resulting stable dispersions, obtained very fast at very simple conditions with low ratio of aluminosilicate to liquid phase. In the second part, the interaction between geopolymer and glycerol was studied to see the covalent grafting of the geopolymer for making geopolymer composite. The composite material would be the basis material to be used as support catalyst, thin coating reagent and flame retardant material and so on, Variety of techniques, Thermogravimetric (TGA), Particle-induced X-ray emission (PIXE), FTIR, Solid state NMR, Powder X-ray diffraction (PXRD), BET surface area, Elemental analysis (CHN), TEM, SEM and Optical microscopy were used to characterize the functionalized geopolymer. / Dissertation/Thesis / M.S. Chemistry 2012

O caulim do Rio Capim na Amazônia Oriental se constitui num depósito importante para o Brasil, ocupando lugar de destaque na produção mundial desta matéria prima mineral. Os modelos estabelecem uma origem para a caulinita vinculada ao intemperismo em condições lateríticas (Paleogeno Inferior) a partir de um substrato formado por rochas sedimentares da Formação Ipixuna (Cretáceo Superior). No perfil, destacam-se em ordem de importância entre os compostos de ferro, a hematita e a goethita, minerais pouco estudados no caulim do Rio Capim. A partir dos fácies principais do caulim (fácies caulim macio na base e caulim duro no topo), foram separados e concentrados os minerais de interesse para estudos de detalhe, utilizando a difratometria de raios X (DRX) e a espectrometria de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Entre os parâmetros determinados, obtiveram-se estimativas da dimensão, forma, área superficial e substituição isomórfica. A interpretação dos resultados evidencia o potencial de aplicação das informações na estimativa do comportamento destes minerais durante o processo de beneficiamento e para a discussão do modelo genético dos perfis de caulim. As goethitas e hematitas de ambos os fácies possuem propriedades muito semelhantes, reforçando o modelo que especula sobre uma origem comum para a fácies caulim macio e caulim duro do perfil. Entre as propriedades, destacam-se a elevada cristalinidade e a baixa participação do alumínio em sua composição, proporcionando a estes minerais um comportamento com resistência moderada a elevada nos processos de lixiviação ácida e a tendência de dissolução preferencial da hematita. O conjunto de características dos óxidos e oxihidróxidos de ferro são compatíveis com uma formação em ambientes hidromórficos, com baixa influência da matéria orgânica a partir de soluções com baixa atividade do ferro, moderadamente redutoras a fracamente ácidas. Dentro do modelo genético da formação do caulim, sua origem não está associada à zona de laterização do perfil, sendo compatível com um ambiente saprolítico e hidromórfico. As propriedades observadas permitem afirmar que os processos naturais que favoreceram a formação da caulinita na base do manto de alteração foram suficientemente longos e intensos para promover a retirada do ferro destas fácies num processo não dissociado no tempo. No modelo, o caulim é uma fácies da base do perfil formado abaixo do nível freático de um espesso perfil laterítico em condições moderadamente redutoras e ácidas com elevada atividade do Si e do Al, porém, com carência de Al disponível para a formação da hematita e da goethita. Neste ambiente, haveria uma lenta mobilização do Fe dentro do perfil sem a necessidade do estabelecimento de um evento excepcional com uma elevada atividade da matéria orgânica, como previsto em alguns modelos. / The Rio Capim Kaolin from the eastern Amazon is recognized as one of the largest deposits of Brazil with a quality and volume that place this area amongst the most important deposits in the world. Despite the importance and the significant amount of studies about kaolin, many questions remain unanswered and the genesis of this occurrence is not well understood. Perhaps, the consensus today is the acceptance of the Rio Capim kaolin origin to be related to a lateritic weathering process during the Early Paleogene, period with favorable geotectonic, duration and climatic conditions to originate a thick cover with the development of a complete weathering profile above a substrate composed by sedimentary rocks of the Ipixuna Formation (Cretaceous). The models consider kaolin to be a bottom facies of a thick lateritic profile, but nowadays the upper lateritic facies was destroyed (probably by erosion periods along the middle to upper Paleogene). The kaolin profile has two facies: the bottom one, which is called soft kaolin, and the upper, differentiated one forming the flint kaolin. Most controversial points are related to the way that the flint kaolin was formed and the mechanism in which the iron was mobilized from the kaolin profile as a whole. This study aims to get some insight about the Rio Capim kaolin development using some properties measured from the iron oxides and oxyhydroxides. The iron and titanium minerals from the kaolin represent the most important contaminants, and a large effort is made by the industry to eliminate their influence but, despite this negative reputation, those minerals also represent a source of valuable information about the environmental conditions of the profile. Among them, hematite is the most widespread in the entire kaolin profile, followed by goethite, whose importance increases in the direction of the flint kaolin facies. Representative samples of kaolin facies were selected from the kaolin profile and submitted to an approach that allowed concentrating the iron minerals and eliminating the influence of kaolinite. Using X-ray diffraction (XRD) and Fourier Transform Infrared (FTIR), a set of properties of the hematite and goethite were determined, including median crystal dimensions, shapes, specific surface area and mineral composition by estimating the isomorphous replacement of iron (Fe) by aluminum (Al). The results show that hematites and goethites do not have enough differences in their properties to support a genesis model with radical changes in their conditions . In terms of behavior to acid leaching, the observed variations were important to predict differences in the rate of mineral dissolution and possibilities of preferential dissolution of hematite in relation to goethite, promoting the increase of the yellow component with the leaching. Both hematite and goethite have high crystallinity and the isomorphous replacement of Fe by Al is low. Comparing the properties observed in synthetic and natural environments, the hematite and goethite from the Rio Capim kaolin profile have characteristics that relate these minerals to a formation environment in hydromorphic conditions where the influence of organic matter was low, with low iron activity, weakly reduced and acidic conditions. These conditions are found in a saprolitic domain in accordance with the bottom facies of a thick laterite profile. Despite agreeing with a laterite model, differences make it difficult to explain iron depletion by organic matter only (Pirabas Event) and the origin of flint kaolin facies by a subsequent and superimposed laterite period. With the hematite and goethite properties found in this study, it is possible to propose that the Rio Capim kaolin is the bottom facies of a laterite profile formed in the zone permanently below the water table. Contrasting with the upper laterite portion of the profile, the bottom zone is in hydromorphic conditions and allowed the fixation of Al and Si to form kaolinite by primary feldspar and mica minerals of the Ipixuna Formation. This environment promotes the slow depletion of iron without the need of an exceptional accumulation of organic matter. The flint kaolin facies was formed in the same period of the soft kaolin facies and the observed differences in the kaolinite morphology are only related to changes caused by the location of this facies in the intermediate zone characterized by the water table fluctuation, but again without the need of subsequent superimposed lateritic processes.

O presente trabalho aborda o estudo do argilomineral caulinita. Este, ocorre geralmente como produto de alteração in situ da rocha, sendo definido como caulinita autigênica, ou também pode ocorrer dentro dos processos diagenético (eodiagênese ou telodiagênese). Nos depósitos do Gráben Arroio Moirão ocorre a presença do argilomineral caulinita em todos os perfis levantados, desde a base até o topo. A caulinita encontrada mostra diferente estágios de formação. No primeiro estágio os grãos detríticos são substituídos por uma caulinita com lamelas em estágios iniciais, finas e anédricas. No segundo estágio ocorrem lamelas um pouco mais espessas, com arestas melhor definidas caracterizando uma caulinita subédrica. O terceiro estágio apresenta lamelas bem definidas, mais espessas em relação as iniciais, pseudohexagonais, expondo estrutura em booklets compondo uma caulinita euédrica. Entende-se que devido aos contatos pontuais observados nos grãos detríticos, as rochas do Gráben Arroio Moirão sofreram soterramento não muito profundo configurando uma compactação leve. Provavelmente estes sedimentos se enquadram dentro do processo de eodiagênese, no qual, a temperatura e profundidade caracterizam-se por serem amenos (≤ 70ºC; ≤ 2km). Durante o soerguimento destes pacotes dentro do processo de telodiagênese, as camadas foram expostas a condições intempéricas favoráveis a formação da caulinita. São elas a ação do clima principalmente pela infiltração de água meteórica que utiliza-se do sistema de permeabilidade e porosidade da rocha, bem como falhas e fraturas presentes. Portanto, o argilomineral encontra condições propícias a sua formação, no qual, ocorre substituindo grãos detríticos como feldspatos, micas, fragmentos argilosos, gerando desta forma um processo de caulinização generalizada no Gráben Arroio Moirão. / The survey herein approaches the clay mineral kaolinite study. Either this mineral occurs as a product of a rock alteration in situ, defined as authigenic kaolinite, or it can be developed inside diagenetic processes (eodiagenesis or telodiagenesis). In the Arroio Moirão Graben, the presence of the clay mineral kaolinite is evident in every profile, from the bottom to the top. The kaolinite observed shows different stages of formation. On the first stage, detrital grains are replaced by a kaolinite displaying fine, anedric and incipient lamellae. On the second stage, lamellae are a little bit thicker, presenting better definition to the edges characterizing subedric kaolinite. On the third stage, lamellae are pseudohexagonal, thicker, well ordered and expose booklets structure, forming euhedral kaolinite. Due to the point contacts observed on detrital grains, rocks from Arroio Moirão Graben suffered a not so deep burial, as a result, a slight packing. Probably these sediments are part of eodiagenesis process, where, temperature and depth are mild (≤ 70ºC; ≤ 2km). During the uplift of these rocks under telodiagenesis process, layers were exposed to weathering conditions favorable to kaolinite formation, like rainwater infiltration through permeability and porosity rock system, as well as, faults and joints existent. Therefore, this clay mineral is under favorable conditions to its formation, where kaolinite substitutes detrital grains like feldspars, micas, clay fragments, promoting a widespread kaolinization to Arroio Moirão Graben.

Orientador: Carolina Fernandes / Resumo: Nos solos brasileiros, a caulinita, os óxidos de ferro e os hidróxidos de alumínio são alguns dos minerais encontrados na fração argila influenciando o comportamento dos atributos físicos do solo. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a influência dos minerais da fração argila nos atributos físicos de um Argissolo Amarelo, submetido a dois tipos de preparo e cultivado com cana-de-açúcar. As amostras deformadas e indeformadas de solo foram coletadas após oito meses do plantio da cana-de-açúcar, em quatro camadas (0,00-0,10, 0,10-0,20, 0,20-0,40 e 0,40-0,60 m) na linha e entrelinha de plantio nas áreas submetidas à escarificação em área total e escarificação na linha da cultura. Através das amostras deformadas determinou-se a textura do solo, ferro extraído por ditionito-citrato-bicarbonato (FeDCB), ferro extraído por oxalato ácido de amônio (FeOAA) e razão caulinita/(caulinita+gibbsita) [(Ct/(Ct+Gb)]. Com as amostras indeformadas determinou-se a densidade do solo (Ds) e a resistência do solo à penetração (RP). Os resultados apresentados pela estatística descritiva demostraram que houve uma separação das áreas de estudo devido à diferença mineralógica encontrada nessas áreas, sendo a primeira área caracterizada pela maior razão Ct/(Ct+Gb) e a segunda área caracterizada pelos maiores teores de ferro extraído por ditionito-citrato-bicarbonato (FeDCB). Pela análise de componentes principais foi possível observar que o FeDCB apresentou correlação inversa com a Ds e a RP, a ra... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In Brazilian soils, kaolinite, iron oxides and aluminium hydroxides are some of the minerals found in the clay fraction influencing the behavior of the soil physical attributes. The objective of the present work was to evaluate the influence of minerals of the clay fraction on the physical attributes of a yellow Ultisol under two tillage and sugar cane cultivation. The disturbed and undisturbed samples of soil were collected in the row and interrow in the areas with chiselling in the total area and chiselling in the planting row in four layers (0,00-0,10, 010-0,20, 0,20-0,40, 0,40-0,60 m) eight months later the sugar cane cultivation. The soil texture, citrate/bicarbonate/dithionite extractable Fe, oxalate/acid/ammonium extractable Fe (FeOAA) and Ct / (Ct+ Gb) ratio were evaluated from disturbed samples and bulk density (Bd) and soil penetration resistance (SPR) were evaluated from undisturbed samples. The results presented by the descriptive statistics showed that there was a separation of the study areas due to the mineralogical difference found in these areas, being the first area characterized by the higher ratio Ct / (Ct + Gb) and the second area characterized by the higher citrate/bicarbonate/dithionite extractable Fe (FeDCB). In the principal component analysis, it was observed that the FeDCB showed an inverse correlation between Bd and SPR. It was also observed that the Ct / (Ct + Gb) ratio showed a direct correlation with the physical attributes Bd and SRP. The mineralogy influenced the behavior of the Bd and SPR. The area with higher Ct/ (Ct+Gb) ratio, showed higher values of Bd and SRP and The area with higher content of iron oxides had lower values of Bd and SRP. The soil tillage didn't influence the behavior of Bd and SPR / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-02-18Bitstream added on 2014-06-13T20:37:31Z : No. of bitstreams: 1 camargo_la_me_jabo.pdf: 1106150 bytes, checksum: d8d5b3f2596351c9b11f923ae4b5fc44 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Os atributos mineralógicos e físicos possuem dependência espacial e a distribuição espacial destes atributos possui relação com as formas do relevo. O objeto deste trabalho foi avaliar os atributos mineralógicos da fração argila e os atributos físicos de um argissolo em curvaturas do relevo, assim como avaliar a correlação entre esses atributos. Uma malha de dimensão 100 x 100 m foi delimitada em uma área caracterizada pela forma convexa e outra pela fôrma côncava. As malhas possuem espaçamento regular de 10 x 10 m e os pontos de cruzamento deste espaçamento determinaram os pontos de coleta das amostras, num total de 121 pontos amostrais georreferenciados em cada malha. Os atributos físicos foram avaliados nas profundidades 0,0- 0,2 e 0,2-0,4 m e os atributos mineralógicos na profundidade 0,0- 0,2 m. Os atributos físicos analisados foram diâmetro médio ponderado, diâmetro médio geométrico, agregados maiores que 2 mm, agregados entre 2 e 1 mm , agregados menores que 1 mm, microporos, macroporos, volume total de poros, densidade do solo, resistência do solo à penetração e teor de água no solo, já os atributos mineralógicos da fração argila foram largura a meia altura, diâmetro médio do cristal dos óxidos de ferro, da caulinita e gibbsita, substituição isomórfica e área de superfície específica da hematita e goethita. Os teores da goethita e hematita e razão goethita/(goethita+hematita) e razão caulinita/(caulinita+gibbsita) também foram calculados. Os dados foram submetidos às análises estatísticas e geoestatísticas para avaliação da variabilidade espacial e influência das curvaturas nestes atributos. Para avaliação da relação entre os atributos da mineralogia e físicos realizaram-se as análises de correlação simples e espacial. Os atributos físicos e mineralógicos apresentaram-se dependentes das curvaturas do relevo... / The mineralogicals and physical attributes have spatial dependence and the distribution of these attributes has relation with the forms of relief. The object of this study was to evaluate the attributes of clay mineralogy and the physical attributes of an argissol in curvatures of relief, as well as assess the correlation between these attributes. A grid size of 100 x 100 meters was defined in an area characterized by the convex shape and another in an area characterized by the concave shape. The grids have regular spacing of 10 x 10 m and the spacing of the points of intersection determine the points of collection of samples, a total of 121 georeferenced sample points in each grid. The physical attributes were evaluated in depth from 0.0 - 0.2 and 0.2 -0.4 m and the mineralogical attributes in depth 0,00-0,20 m. The physical attributes were analyzed: mean weight diameter, mean geometric diameter, aggregates larger than 2 mm, aggregates between 2 and 1 mm, aggregates smaller than 1 mm, microporosity, macroporosity, total porosity, bulk density, penetration resistance and water content in soil. The attributes of minerals were: width at half height, average diameter of crystals of iron oxides and kaolinite and gibbsite and isomorphic substitution and specific surface area of hematite and goethite. The contents of goethite and hematite and ratio goethite / (goethite + hematite) [Gt / (Gt + Hm)] and ratio kaolinite / (kaolinite + gibbsite) [Ct / (Ct + Gb)] were also calculated. Data were subjected to statistical and geostatistical analysis to evaluate the spatial variability and influence of these curvatures on these attributes. To assess the relation between mineralogy and physical attributes simple and spation correlation analysis where made. The physical and mineralogical attributes and depend on the curvature of the relief. There was also the influence of crystallinity of goethite and gibbsite in soil physical.

O presente trabalho aborda o estudo do argilomineral caulinita. Este, ocorre geralmente como produto de alteração in situ da rocha, sendo definido como caulinita autigênica, ou também pode ocorrer dentro dos processos diagenético (eodiagênese ou telodiagênese). Nos depósitos do Gráben Arroio Moirão ocorre a presença do argilomineral caulinita em todos os perfis levantados, desde a base até o topo. A caulinita encontrada mostra diferente estágios de formação. No primeiro estágio os grãos detríticos são substituídos por uma caulinita com lamelas em estágios iniciais, finas e anédricas. No segundo estágio ocorrem lamelas um pouco mais espessas, com arestas melhor definidas caracterizando uma caulinita subédrica. O terceiro estágio apresenta lamelas bem definidas, mais espessas em relação as iniciais, pseudohexagonais, expondo estrutura em booklets compondo uma caulinita euédrica. Entende-se que devido aos contatos pontuais observados nos grãos detríticos, as rochas do Gráben Arroio Moirão sofreram soterramento não muito profundo configurando uma compactação leve. Provavelmente estes sedimentos se enquadram dentro do processo de eodiagênese, no qual, a temperatura e profundidade caracterizam-se por serem amenos (≤ 70ºC; ≤ 2km). Durante o soerguimento destes pacotes dentro do processo de telodiagênese, as camadas foram expostas a condições intempéricas favoráveis a formação da caulinita. São elas a ação do clima principalmente pela infiltração de água meteórica que utiliza-se do sistema de permeabilidade e porosidade da rocha, bem como falhas e fraturas presentes. Portanto, o argilomineral encontra condições propícias a sua formação, no qual, ocorre substituindo grãos detríticos como feldspatos, micas, fragmentos argilosos, gerando desta forma um processo de caulinização generalizada no Gráben Arroio Moirão. / The survey herein approaches the clay mineral kaolinite study. Either this mineral occurs as a product of a rock alteration in situ, defined as authigenic kaolinite, or it can be developed inside diagenetic processes (eodiagenesis or telodiagenesis). In the Arroio Moirão Graben, the presence of the clay mineral kaolinite is evident in every profile, from the bottom to the top. The kaolinite observed shows different stages of formation. On the first stage, detrital grains are replaced by a kaolinite displaying fine, anedric and incipient lamellae. On the second stage, lamellae are a little bit thicker, presenting better definition to the edges characterizing subedric kaolinite. On the third stage, lamellae are pseudohexagonal, thicker, well ordered and expose booklets structure, forming euhedral kaolinite. Due to the point contacts observed on detrital grains, rocks from Arroio Moirão Graben suffered a not so deep burial, as a result, a slight packing. Probably these sediments are part of eodiagenesis process, where, temperature and depth are mild (≤ 70ºC; ≤ 2km). During the uplift of these rocks under telodiagenesis process, layers were exposed to weathering conditions favorable to kaolinite formation, like rainwater infiltration through permeability and porosity rock system, as well as, faults and joints existent. Therefore, this clay mineral is under favorable conditions to its formation, where kaolinite substitutes detrital grains like feldspars, micas, clay fragments, promoting a widespread kaolinization to Arroio Moirão Graben.

O caulim do Rio Capim na Amazônia Oriental se constitui num depósito importante para o Brasil, ocupando lugar de destaque na produção mundial desta matéria prima mineral. Os modelos estabelecem uma origem para a caulinita vinculada ao intemperismo em condições lateríticas (Paleogeno Inferior) a partir de um substrato formado por rochas sedimentares da Formação Ipixuna (Cretáceo Superior). No perfil, destacam-se em ordem de importância entre os compostos de ferro, a hematita e a goethita, minerais pouco estudados no caulim do Rio Capim. A partir dos fácies principais do caulim (fácies caulim macio na base e caulim duro no topo), foram separados e concentrados os minerais de interesse para estudos de detalhe, utilizando a difratometria de raios X (DRX) e a espectrometria de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Entre os parâmetros determinados, obtiveram-se estimativas da dimensão, forma, área superficial e substituição isomórfica. A interpretação dos resultados evidencia o potencial de aplicação das informações na estimativa do comportamento destes minerais durante o processo de beneficiamento e para a discussão do modelo genético dos perfis de caulim. As goethitas e hematitas de ambos os fácies possuem propriedades muito semelhantes, reforçando o modelo que especula sobre uma origem comum para a fácies caulim macio e caulim duro do perfil. Entre as propriedades, destacam-se a elevada cristalinidade e a baixa participação do alumínio em sua composição, proporcionando a estes minerais um comportamento com resistência moderada a elevada nos processos de lixiviação ácida e a tendência de dissolução preferencial da hematita. O conjunto de características dos óxidos e oxihidróxidos de ferro são compatíveis com uma formação em ambientes hidromórficos, com baixa influência da matéria orgânica a partir de soluções com baixa atividade do ferro, moderadamente redutoras a fracamente ácidas. Dentro do modelo genético da formação do caulim, sua origem não está associada à zona de laterização do perfil, sendo compatível com um ambiente saprolítico e hidromórfico. As propriedades observadas permitem afirmar que os processos naturais que favoreceram a formação da caulinita na base do manto de alteração foram suficientemente longos e intensos para promover a retirada do ferro destas fácies num processo não dissociado no tempo. No modelo, o caulim é uma fácies da base do perfil formado abaixo do nível freático de um espesso perfil laterítico em condições moderadamente redutoras e ácidas com elevada atividade do Si e do Al, porém, com carência de Al disponível para a formação da hematita e da goethita. Neste ambiente, haveria uma lenta mobilização do Fe dentro do perfil sem a necessidade do estabelecimento de um evento excepcional com uma elevada atividade da matéria orgânica, como previsto em alguns modelos. / The Rio Capim Kaolin from the eastern Amazon is recognized as one of the largest deposits of Brazil with a quality and volume that place this area amongst the most important deposits in the world. Despite the importance and the significant amount of studies about kaolin, many questions remain unanswered and the genesis of this occurrence is not well understood. Perhaps, the consensus today is the acceptance of the Rio Capim kaolin origin to be related to a lateritic weathering process during the Early Paleogene, period with favorable geotectonic, duration and climatic conditions to originate a thick cover with the development of a complete weathering profile above a substrate composed by sedimentary rocks of the Ipixuna Formation (Cretaceous). The models consider kaolin to be a bottom facies of a thick lateritic profile, but nowadays the upper lateritic facies was destroyed (probably by erosion periods along the middle to upper Paleogene). The kaolin profile has two facies: the bottom one, which is called soft kaolin, and the upper, differentiated one forming the flint kaolin. Most controversial points are related to the way that the flint kaolin was formed and the mechanism in which the iron was mobilized from the kaolin profile as a whole. This study aims to get some insight about the Rio Capim kaolin development using some properties measured from the iron oxides and oxyhydroxides. The iron and titanium minerals from the kaolin represent the most important contaminants, and a large effort is made by the industry to eliminate their influence but, despite this negative reputation, those minerals also represent a source of valuable information about the environmental conditions of the profile. Among them, hematite is the most widespread in the entire kaolin profile, followed by goethite, whose importance increases in the direction of the flint kaolin facies. Representative samples of kaolin facies were selected from the kaolin profile and submitted to an approach that allowed concentrating the iron minerals and eliminating the influence of kaolinite. Using X-ray diffraction (XRD) and Fourier Transform Infrared (FTIR), a set of properties of the hematite and goethite were determined, including median crystal dimensions, shapes, specific surface area and mineral composition by estimating the isomorphous replacement of iron (Fe) by aluminum (Al). The results show that hematites and goethites do not have enough differences in their properties to support a genesis model with radical changes in their conditions . In terms of behavior to acid leaching, the observed variations were important to predict differences in the rate of mineral dissolution and possibilities of preferential dissolution of hematite in relation to goethite, promoting the increase of the yellow component with the leaching. Both hematite and goethite have high crystallinity and the isomorphous replacement of Fe by Al is low. Comparing the properties observed in synthetic and natural environments, the hematite and goethite from the Rio Capim kaolin profile have characteristics that relate these minerals to a formation environment in hydromorphic conditions where the influence of organic matter was low, with low iron activity, weakly reduced and acidic conditions. These conditions are found in a saprolitic domain in accordance with the bottom facies of a thick laterite profile. Despite agreeing with a laterite model, differences make it difficult to explain iron depletion by organic matter only (Pirabas Event) and the origin of flint kaolin facies by a subsequent and superimposed laterite period. With the hematite and goethite properties found in this study, it is possible to propose that the Rio Capim kaolin is the bottom facies of a laterite profile formed in the zone permanently below the water table. Contrasting with the upper laterite portion of the profile, the bottom zone is in hydromorphic conditions and allowed the fixation of Al and Si to form kaolinite by primary feldspar and mica minerals of the Ipixuna Formation. This environment promotes the slow depletion of iron without the need of an exceptional accumulation of organic matter. The flint kaolin facies was formed in the same period of the soft kaolin facies and the observed differences in the kaolinite morphology are only related to changes caused by the location of this facies in the intermediate zone characterized by the water table fluctuation, but again without the need of subsequent superimposed lateritic processes.

O caulim do Rio Capim na Amazônia Oriental se constitui num depósito importante para o Brasil, ocupando lugar de destaque na produção mundial desta matéria prima mineral. Os modelos estabelecem uma origem para a caulinita vinculada ao intemperismo em condições lateríticas (Paleogeno Inferior) a partir de um substrato formado por rochas sedimentares da Formação Ipixuna (Cretáceo Superior). No perfil, destacam-se em ordem de importância entre os compostos de ferro, a hematita e a goethita, minerais pouco estudados no caulim do Rio Capim. A partir dos fácies principais do caulim (fácies caulim macio na base e caulim duro no topo), foram separados e concentrados os minerais de interesse para estudos de detalhe, utilizando a difratometria de raios X (DRX) e a espectrometria de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Entre os parâmetros determinados, obtiveram-se estimativas da dimensão, forma, área superficial e substituição isomórfica. A interpretação dos resultados evidencia o potencial de aplicação das informações na estimativa do comportamento destes minerais durante o processo de beneficiamento e para a discussão do modelo genético dos perfis de caulim. As goethitas e hematitas de ambos os fácies possuem propriedades muito semelhantes, reforçando o modelo que especula sobre uma origem comum para a fácies caulim macio e caulim duro do perfil. Entre as propriedades, destacam-se a elevada cristalinidade e a baixa participação do alumínio em sua composição, proporcionando a estes minerais um comportamento com resistência moderada a elevada nos processos de lixiviação ácida e a tendência de dissolução preferencial da hematita. O conjunto de características dos óxidos e oxihidróxidos de ferro são compatíveis com uma formação em ambientes hidromórficos, com baixa influência da matéria orgânica a partir de soluções com baixa atividade do ferro, moderadamente redutoras a fracamente ácidas. Dentro do modelo genético da formação do caulim, sua origem não está associada à zona de laterização do perfil, sendo compatível com um ambiente saprolítico e hidromórfico. As propriedades observadas permitem afirmar que os processos naturais que favoreceram a formação da caulinita na base do manto de alteração foram suficientemente longos e intensos para promover a retirada do ferro destas fácies num processo não dissociado no tempo. No modelo, o caulim é uma fácies da base do perfil formado abaixo do nível freático de um espesso perfil laterítico em condições moderadamente redutoras e ácidas com elevada atividade do Si e do Al, porém, com carência de Al disponível para a formação da hematita e da goethita. Neste ambiente, haveria uma lenta mobilização do Fe dentro do perfil sem a necessidade do estabelecimento de um evento excepcional com uma elevada atividade da matéria orgânica, como previsto em alguns modelos. / The Rio Capim Kaolin from the eastern Amazon is recognized as one of the largest deposits of Brazil with a quality and volume that place this area amongst the most important deposits in the world. Despite the importance and the significant amount of studies about kaolin, many questions remain unanswered and the genesis of this occurrence is not well understood. Perhaps, the consensus today is the acceptance of the Rio Capim kaolin origin to be related to a lateritic weathering process during the Early Paleogene, period with favorable geotectonic, duration and climatic conditions to originate a thick cover with the development of a complete weathering profile above a substrate composed by sedimentary rocks of the Ipixuna Formation (Cretaceous). The models consider kaolin to be a bottom facies of a thick lateritic profile, but nowadays the upper lateritic facies was destroyed (probably by erosion periods along the middle to upper Paleogene). The kaolin profile has two facies: the bottom one, which is called soft kaolin, and the upper, differentiated one forming the flint kaolin. Most controversial points are related to the way that the flint kaolin was formed and the mechanism in which the iron was mobilized from the kaolin profile as a whole. This study aims to get some insight about the Rio Capim kaolin development using some properties measured from the iron oxides and oxyhydroxides. The iron and titanium minerals from the kaolin represent the most important contaminants, and a large effort is made by the industry to eliminate their influence but, despite this negative reputation, those minerals also represent a source of valuable information about the environmental conditions of the profile. Among them, hematite is the most widespread in the entire kaolin profile, followed by goethite, whose importance increases in the direction of the flint kaolin facies. Representative samples of kaolin facies were selected from the kaolin profile and submitted to an approach that allowed concentrating the iron minerals and eliminating the influence of kaolinite. Using X-ray diffraction (XRD) and Fourier Transform Infrared (FTIR), a set of properties of the hematite and goethite were determined, including median crystal dimensions, shapes, specific surface area and mineral composition by estimating the isomorphous replacement of iron (Fe) by aluminum (Al). The results show that hematites and goethites do not have enough differences in their properties to support a genesis model with radical changes in their conditions . In terms of behavior to acid leaching, the observed variations were important to predict differences in the rate of mineral dissolution and possibilities of preferential dissolution of hematite in relation to goethite, promoting the increase of the yellow component with the leaching. Both hematite and goethite have high crystallinity and the isomorphous replacement of Fe by Al is low. Comparing the properties observed in synthetic and natural environments, the hematite and goethite from the Rio Capim kaolin profile have characteristics that relate these minerals to a formation environment in hydromorphic conditions where the influence of organic matter was low, with low iron activity, weakly reduced and acidic conditions. These conditions are found in a saprolitic domain in accordance with the bottom facies of a thick laterite profile. Despite agreeing with a laterite model, differences make it difficult to explain iron depletion by organic matter only (Pirabas Event) and the origin of flint kaolin facies by a subsequent and superimposed laterite period. With the hematite and goethite properties found in this study, it is possible to propose that the Rio Capim kaolin is the bottom facies of a laterite profile formed in the zone permanently below the water table. Contrasting with the upper laterite portion of the profile, the bottom zone is in hydromorphic conditions and allowed the fixation of Al and Si to form kaolinite by primary feldspar and mica minerals of the Ipixuna Formation. This environment promotes the slow depletion of iron without the need of an exceptional accumulation of organic matter. The flint kaolin facies was formed in the same period of the soft kaolin facies and the observed differences in the kaolinite morphology are only related to changes caused by the location of this facies in the intermediate zone characterized by the water table fluctuation, but again without the need of subsequent superimposed lateritic processes.

Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2016-08-01T12:48:44Z No. of bitstreams: 1 Gerson Moreira Barros.pdf: 1130284 bytes, checksum: 0ebc49552c6eeef72d4a316aed90ac28 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-01T12:48:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gerson Moreira Barros.pdf: 1130284 bytes, checksum: 0ebc49552c6eeef72d4a316aed90ac28 (MD5) Previous issue date: 2013-08-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The Amazon soils are characterized by degree large of the pedogenetic evolution, reflection weathering of the large about the parent material, for this represent a key factor in soils formation. The aim of this research was to characterize the genesis, chemistry, mineralogicall, profile five of the soils and of the lithosequence along Cuiaba-Santarem highway – (BR 163) in West Para, State). The lithosequense, comprise the profile five of soils formed starting for weathered for five parental materials (Granite, Andesite, Shale, Diabase, Sediments of the Alter do Chão Formation). The profiles were described morphologically and classified according to Brazilian Soil Classification System. The profile were the following: profile 1- Yellow Ultisol distrophic, developed starting of Granite; profile 2 - Yellow Oxisol distroferric, developed starting of Andesite; profile 3 - Yellow Oxisol distrophic, developed starting of Shale; profile 4 - Red Alfisol distroferric, developed starting of Diabase; and profile 5 -Yellow Oxisol distrocohesiv, developed starting of sediments Alter do Chão Formation. It was observed large level of the clay in all profiles, mainly, in the profile 5 that account for more than 90%. In function of the material parental It was observed cohesive character occurrence in profile 5. Furthermore, the profile 2 and 4 presented large contents of the Fe. It was observed in all profiles, a mineralogical composition for clay fraction uniform kaolinite with predominance. The micronutrients Zn, Mn, Cu, Ni and Fe, showed tendency of decreasing with depth, except the iron for the profile 4. The P-rem values are large surface horizon, with tendency of decreasing with depth. It was observed in profiles, a mineralogical composition simple, with less reserve the nutrients in reflection the terms degree weathering of the large country chemistry / Os solos da Amazônia são caracterizados pelo elevado grau de evolução pedogenética, reflexo do intenso intemperismo químico sobre o material de origem, pois este representa um fator chave na formação dos solos. Objetivou-se no presente estudo caracterizar física, química e mineralogicamente 5 perfis de solos em uma litossequência ao longo da Rodovia Cuiabá-Santarém (BR 163) no oeste do estado do Pará. A litossequência, compreende cinco perfis de solos formados a partir da alteração de 5 distintos materiais de origem (Granito, Andesito, Folhelho, Diabásio e sedimentos inconsolidados da Formação Alter-do-Chão). Os perfis foram descritos morfologicamente e classificados de acordo Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. Os perfis foram os seguintes: Perfil 1 - Argissolo Amarelo Distrófico típico, desenvolvido a partir de Granito; Perfil 2 - Latossolo Amarelo Distroférrico típico, desenvolvido a partir de Andesito; Perfil 3 - Latossolo Amarelo Distrófico típico, desenvolvido a partir de Folhelho; Perfil 4 - Nitossolo Vermelho Distroférrico típico, desenvolvido a partir de Diabásio; e o Perfil 5 - Latossolo Amarelo Distrocoeso, desenvolvido a partir de Sedimentos da Formação Alter-do-Chão. Em todos os perfis foram observados teores muito elevados de argila, em especial o perfil 5, com valores acima de 90%. Em função da natureza do material de origem, foi constatado a ocorrência do caráter coeso no perfil 5. Os perfis 2 e 4 apresentaram os maiores valores de Fe. Observou-se em todos os perfis estudados uma composição mineralógica da fração argila relativamente uniforme com predomínio de caulinita. Os micronutrientes Zn, Mn, Cu, Ni e Fe mostraram tendência de decréscimo em profundidade, excetuando-se o Fe para o perfil 4. Os valores de P-rem mostraram-se elevados nos horizontes superficiais, mas com tendência de redução em profundidade. Portanto, os solos estudados apresentam uma composição mineralógica simples e com baixa reserva de nutrientes em reflexo às condições de alto grau de intemperismo químico regional.

Este trabalho apresenta a rota de concentração de manganês através da flotação reversa de caulinita, presente na forma de ganga, em um rejeito proveniente do beneficiamento de minério manganês do Azul. Tem-se como objetivo o desenvolvimento da rota de concentração por flotação de finos de manganês através de coletores e depressores que conduzem a separação seletiva entre os minerais de manganês e de ganga, o que, possivelmente, contribuirá para o processamento de minérios atualmente considerados como marginais, aumentando a vida útil de reservas existentes e futuras, e promovendo o aproveitamento de minérios finos de manganês depositados em barragens. Inicialmente, realizou-se o estudo de caracterização mineralógica, subsidiando os estudos de flotação em bancada na definição da rota de concentração. Verificou-se que o rejeito é composto por caulinita (71% em massa) e, em menor proporção, por criptomelana-holandita (17% em massa). A caulinita apresenta liberação global de 88%, e os óxidos de manganês apresentam liberação de 52%, com aumento para os finos, sendo um aluminossilicato comum nos minérios brasileiros. Tendo em vista a tendência de exaustão dos minérios ricos, é quase inevitável o aumento da relevância de operações unitárias complementares de concentração no beneficiamento de minérios que serão explotados nas próximas décadas. Neste contexto, esta dissertação antecipa uma necessidade da indústria mineral. Estudos de flotação em escala de bancada, com amostras previamente deslamadas em 10 m, foram realizados para a definição da rota de concentração. A melhor condição obtida para a concentração foi a de flotação catiônica reversa a 20% de sólidos, em pH>10, usando como depressor fubá ou Fox Head G2241 (na concentração 227 mg/L ou 900 g/t) para a depressão dos minerais de manganês e o coletor amido-amina Flotigam 5530 (na concentração 1.360 mg/L ou 5.333 g/t.). No que diz respeito à cinética de flotação, após o condicionamento com os reagentes, o tempo de flotação do estágio rougher deve ser de 5-6 minutos, e do estágio scavenger-1, de 6 minutos, sem adição de reagentes. Os concentrados dessa 1ª etapa, após o condicionamento com o depressor (amido ou Fox Head na concentração de ~90 mg/L ou ~500 g/t) e o coletor (Flotigam 5530 ou Lilaflot 811M na concentração de ~364 mg/L ou ~2030 g/t) em pH>10, devem alimentar uma 2ª etapa, composta por um estágio cleaner realizado em 6 minutos, produzindo uma espuma que alimentará o próximo estágio, o scavenger-2. Este deverá ser flotado por 4 minutos, sem adição de reagentes. O estudo com reagentes indicou que o Fox Head G2241 e o fubá apresentam desempenhos semelhantes, e podem ser usados como depressores dos minerais de manganês. Em relação ao coletor catiônico, o coletor do tipo amido-amina (Flotigam 5530) é o mais indicado, pois apresentou melhores resultados de recuperação metalúrgica comparativamente à éter amina Lilaflot 811M. O rejeito, composto por caulinita e outros minerais argilosos apresenta notável capacidade de alterar as propriedades reológicas da polpa de flotação, prejudicando a mistura dos reagentes, influenciando a cinética de flotação e tornando extremamente relevante a realização da flotação em baixo percentual de sólidos (20% de sólidos). / This paper presents the route of manganese concentration through the process of reverse flotation of kaolinite present in the tailings from the ore beneficiation of Manganese taken from the \'Mina Azul\' mine located in Para Brazil. This research aims to develop a route of fine manganese concentration by flotation through the study of collectors and corn starch, that conduct the selective separation between the manganese minerals and gangue, This process could possibly contribute to the beneficiation of ores currently deemed marginal and consequently extend the useful life of existing and future reserves, as well as, make viable the exploitation of the fine manganese ores deposited in dams. Initially studies of mineralogy were conducted in order to obtain grants for laboratory scale flotation studies on the definition of the concentration route, where the waste is mainly composed of kaolinite (71 wt%) and smaller proportions of cryptomelane - holandita (17 wt%) . Where kaolinite presents a global liberation of 88 % manganese oxides present a global release of 52 %, increasing the fine. The growing increase in the ore presented as a kaolinite contaminant motivated the execution of this research which focuses on the concentration of manganese ore tailings and evaluates several types of reagents, some already presented in the literature and others suggested in this dissertation. Kaolinite is an aluminosilicate common in Brazilian ores and considering the tendency for the exhaustion of rich ores it is almost inevitable that additional unit concentrations should be increasingly relevant in the beneficiation of ores to be exploited in the coming decades, this dissertation anticipates the future needs of the mineral industry. Flotation Studies on a laboratory scale with samples which had previously undergone 10m desliming were performed in order to define the concentration route where the best condition was obtained for the concentration of cationic reverse flotation at 20 % solids at pH > 10 using as a depressant ( or Starch Fox Head G2241 227 mg / L or 900 g / t ) for depression of the minerals manganese, collector and starch - amine ( 5530 Flotigam 1.360 mg / L and 5.333 g / t). With regard to the kinetics of flotation, after conditioning with reagents, the time of the rougher flotation stage should be 5-6 minutes and the scavenger1 - should be 6 minutes, without the addition of reagents. The concentrates during this 1st step, after conditioning with depressant ( starch or Fox Head on the concentration of ~ 90 mg / L or ~ 500 g / t ) and collector ( Flotigam Lilaflot 811m in 5530 or concentration of ~ 364 mg / L or ~ 2030 g / t ) at pH > 10 should feed a 2nd stage consisting of a cleaning process. This in turn is followed by a scavenger-2 stage, where the cleaner flotation should be performed for 6 minutes, producing a foam which feeds the scavenger- 2 stage. It should be floated for 4 minutes without the addition of reagents. The study of reagents indicated that the Fox Head G2241 and corn have a similar performance and can be used as manganese mineral depressants, while in relation to the cationic collector starch - amine (Flotigam 5530) is the most suitable collector reagent. This is because it provided higher metallurgical recovery compared to 811m Lilaflot ether amine. The waste is composed predominantly of kaolinite, thus like other clay minerals it shows a remarkable ability to change the rheological properties of the flotation pulp thus damaging the mixing of the reactants and influencing the kinetics of flotation. This consequently makes it extremely relevant to the achievement of the flotation with 20% of solids.