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Tipo: Tese
Título: Síntese de silicato de lítio a partir do rejeito da mineração de ferro e sua utilização para captura de CO2
Título(s) alternativo(s): Lithium silicate synthesis from iron mining tailings and its use for CO2 capture
Autor(es): Luciene da Silva Castro
primer Tutor: Vanessa de Freitas Cunha Lins
primer Co-tutor: Rochel Montero Lago
metadata.dc.contributor.advisor-co2: Ana Paula de Carvalho Teixeira
primer miembro del tribunal : Andreia Bicalho Henriques
Segundo miembro del tribunal: Fernando Soares Lameiras
Tercer miembro del tribunal: Wagner da Nova Mussel
Cuarto miembro del tribunal: Sara Silveira Vieira Bertoli
Resumen: O rejeito arenoso rico em sílica (80-90%) é um subproduto gerado na indústria de beneficiamento de minério de ferro. No Brasil, estima-se que houve uma geração de 164 milhões de toneladas desse rejeito em 2019, que ainda são destinados para barragens. Neste contexto, o presente trabalho buscou sintetizar o silicato de lítio a partir do rejeito arenoso da mineração de ferro e estudar o seu uso para captura de CO2. O rejeito foi impregnado com LiOH utilizando diferentes razões molares Li: Si (1, 2,5 e 4), e calcinado à 850 °C durante 3 h. No método de reação de estado sólido, todos os materiais foram preparados a partir de uma razão molar de Li: Si de 4, foram avaliadas as variáveis: tempo de calcinação (3 h, 5 h e 12 h), a temperatura de calcinação (850 °C e 900 °C) durante 5 h e a trituração do rejeito. Os materiais foram caracterizados por Difração de Raios – X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura acoplado à espectroscopia dispersiva em energia (MEV/EDS), Espectroscopia Raman, Espectroscopia no Infravermelho e Espectroscopia Mossbauer. O desempenho de captura de CO2 dos materiais foi avaliado por análise termogravimétrica utilizando um fluxo de CO2 por meio de testes dinâmicos e isotérmicos. Após a modificação com lítio do rejeito, todos materiais apresentaram como fase principal o silicato de lítio, exceto utilizando o método de impregnação à uma razão molar 1 e 2,5. A síntese de silicato de lítio é dependente do método de síntese, da razão molar Li: Si, do tempo de calcinação, da temperatura de calcinação e da trituração. O rejeito arenoso de mineração de ferro triturado e modificado com lítio pelo método de reação de estado, e utilizando uma razão molar de Li: Si de 4:1, calcinado a 850 °C durante 5 h apresentou melhor desempenho de captura de CO2 de 16%, enquanto no teste isotérmico alcançou 22% de eficiência a 670 °C. Este material apresentou uma excelente estabilidade cíclica durante os quatros ciclos de carbonatação-descarbonatação. Quanto aos modelos cinéticos, os modelos de difusão tiveram maior contribuição em temperaturas inferiores a temperatura de descarbonatação, enquanto, em temperatura superior ou igual a temperatura de descarbonatação, os modelos de Avrami-Erofeev apresentaram melhor ajuste. Portanto, o silicato de lítio obtido a partir do rejeito da mineração de ferro apresentou viabilidade de uso na captura de CO2, e contribuindo para uma nova aplicação de relevância econômica e ambiental para o rejeito de mineração de ferro.
Abstract: The sandy tailings rich in silica (ca. 80-90%) is a by-product generated in the iron ore beneficiation industry. In Brazil, it is estimated that there was a generation of 164 million tons of this tailings in 2019, still destined in dams. In this context, the present work sought to synthesize lithium silicate from the sandy tailings of iron mining and its use for CO2 capture. The IOT were impregnated with LiOH using different Li: Si molar ratios (1, 2.5 and 4), calcined at 850 °C for 3h. In the solid state reaction method, all materials were prepared from a Li:Si molar ratio of 4, the variables were evaluated: calcination time (3h, 5h and 12h), calcination temperature (850 °C and 900°C) for 5h and milling of IOT. The materials were characterized by X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy coupled with energy dispersive spectroscopy (SEM/EDS), Raman Spectroscopy, Infrared Spectroscopy and Mossbauer Spectroscopy. The CO2 capture performance of the materials was evaluated by thermogravimetric analysis using a CO2 flow through dynamic and isothermal tests. After lithium modification of the tailings, all materials presented lithium silicate as the main phase, except using the impregnation method at a molar ratio of 1 and 2.5. Lithium silicate synthesis is dependent on the synthesis method, Li: Si molar ratio, calcination time, calcination temperature and grinding. The crushed IOT and modified with lithium by the state reaction method, and using a Li:Si molar ratio of 4:1, calcined at 850°C for 5h showed better CO2 capture performance of 16% w/w, while in the isothermal test it reached 22% w/w at 670 °C. It also showed excellent cyclic stability during the four.
Asunto: Engenharia química
Silicato de lítio
Ferro - Minas e mineração
Resíduos de mineração
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Institución: UFMG
Departamento: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA
Curso: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Tipo de acceso: Acesso Restrito
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/49714
Fecha del documento: 24-feb-2022
Término del Embargo: 24-feb-2024
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