Viabilidade de obtenção de sulfato ferroso a partir de lamas de aciaria.

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Data
2018
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Resumo
As lamas de aciaria são resíduos gerados globalmente em grandes quantidades nas indústrias siderúrgicas integradas, sendo caracterizadas pela presença de certos contaminantes, impossibilitando, na maioria das vezes, a sua reutilização direta e tornando-as um resíduo de gerenciamento problemático. Nesse sentido, o presente trabalho tem por pressuposto a avaliação do potencial de recuperação de ferro proveniente de tais resíduos para produção de sulfato ferroso (FeSO4). Para isso, definiu-se a rota de obtenção do subproduto de interesse a partir de uma lixiviação ácida utilizando-se ácido sulfúrico como agente lixiviante, promovendo, posteriormente, a precipitação do sulfato ferroso através da adição de álcool etílico absoluto. Para tal, empregou-se uma otimização multivariada que consistiu de estudos de triagem a partir do Planejamento Fatorial Completo 2³, seguido de uma otimização a partir do Central Composite Design (CCD) e do Planejamento Doehlert. Os resíduos apresentaram elevados teores de ferro, observando-se a predominância da espécie de interesse – Fe(II), sendo constituídos majoritariamente por partículas com granulometria inferior a 0,5 mm. A lama grossa apresentou um teor de ferro total (FeT) de 81,02% e um teor de Fe(II) de 80,17%, enquanto a lama fina apresentou um teor de FeT e Fe(II) de 45,62% e 41,43%, respectivamente, com todos os teores expressos em massa. O tempo de lixiviação e a concentração da solução de ácido sulfúrico (H2SO4) apresentaram efeitos significativos sobre a extração de Fe(II). Por meio do CCD foi possível lixiviar toda a fração de Fe(II) contida na lama grossa, obtendo-se um teor de Fe(II) de cerca de 80% no lixiviado, utilizando-se, para isso, de um tempo de 179 minutos, 1,0 g de resíduo (L/S = 50) e uma solução de H2SO4 33% (v/v). De posse da condição ótima de lixiviação de ferro, determinou-se a condição otimizada do processo de precipitação de sulfato ferroso, verificando-se a incompatibilidade entre o ponto ótimo de lixiviação e o ponto ótimo de precipitação de sulfato ferroso. O Planejamento Doehlert foi capaz de construir um modelo mais robusto, uma vez que os perfis elaborados pela função desejabilidade apresentaram uma melhor predição para as variáveis resposta, obtendo-se a seguinte condição otimizada: solução de H2SO4 20% (v/v), tempo de lixiviação de 200 min., 7,00 g de resíduo e 110 mL de álcool etílico absoluto, produzindo 19,5961 g de FeSO4.7H2O (rendimento de 70,79%). No que se refere à lama fina, foram alcançados maiores rendimentos utilizando-se menores tempos de lixiviação, o que provavelmente se deve à sua menor granulometria assim como sua composição (presença predominante de FeO), favorecendo o processo de extração de Fe(II). Tais resultados foram obtidos por meio da utilização do Planejamento Doehlert, produzindo-se 13,0618 g de FeSO4.7H2O e um elevado rendimento (90,51%) a partir da seguinte condição otimizada: solução de H2SO4 13% (v/v), tempo de lixiviação de 140 min., 7,00 g de resíduo e 120 mL de álcool etílico absoluto. Por fim, realizou-se uma caracterização qualitativa das amostras de FeSO4 proveniente de lama grossa por meio de Difração de Raios X (DRX), verificando-se a presença de sulfato ferroso heptahidrado (FeSO4.7H2O), subproduto de interesse. Dessa maneira, notou-se que a rota química proposta possibilitou a obtenção de rendimentos satisfatórios para o processo de produção de sulfato ferroso, tanto para lama grossa quanto para lama fina, salientando-se o potencial de aplicação industrial do processo otimizado.
Descrição
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de Ouro Preto.
Palavras-chave
Tecnologias ambientais, Resíduos sólidos
Citação
MAIA, Luisa Cardoso. Viabilidade de obtenção de sulfato ferroso a partir de lamas de aciaria. 2018. 147 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) – Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2018.