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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Estudo cristaloquímico de minerais de nióbio e tântalo:  desordem e mudança de simetria cristalográfica em ixiolita do pegmatito de Volta Grande-MG
Authors: Leandro Fernandes de Almeida
First Advisor: Bernardo Lages Rodrigues
First Referee: Renata Diniz
Second Referee: Wagner da Nova Mussel
Abstract: O contexto de obtenção e utilização de nióbio é bastante estratégico para o Brasil, pois o mesmo é empregado por todas as economias desenvolvidas e nosso país concentra aproximadamente 97% de todas as reservas minerais conhecidas no planeta. Este elemento químico é utilizado principalmente como microligante para aços, lhes dando mais leveza e resistência, entre várias outras aplicações. O nióbio é obtido a partir de fontes minerais, sendo o estudo mineralógico destas fontes muito importante, pois em geral minerais de nióbio também são fontes de tântalo - outro elemento químico de muito interesse econômico e tecnológico com aplicações principalmente na construção de componentes eletrônicos - e muitas vezes também fontes de terras raras - família constituída pelos elementos químicos lantanídeos mais o ítrio com uma enorme miríade de aplicações em dispositivos de alta tecnologia. A caracterização mineralógica destas fontes é bastante importante, pois a abundância das fases minerais de interesse e o contexto mineral do material fonte são determinantes do custo material e energético do processo de beneficiamento, como também das rotas que serão utilizadas e o valor agregado e uso dos produtos finais. A caracterização mineral muitas vezes é embasada em estudos cristalalográficos, onde as fases são devidamente caracterizadas quanto à sua estrutura cristalina e composição química. Em geral estes estudos são efetuados através de difratometria de raios X em conjunto com ensaios para determinação da composição química (via úmida clássica ou métodos instrumentais); atualmente é muito frequente serem acompanhados por análises de microscopia eletrônica de varredura. Os estudos realizados de difração de raios- X neste caso são feitos através de difratometria de policristalinos, havendo alguns estudos usando microdifração e em casos mais raros difratometria por monocristal. Apesar de serem aplicados com bem menos frequencia aos estudos de matrizes minerais em contextos de rotina, a difratometria por monocristal é uma ferramenta bastante importante pois permite com a maior eficácia determinações diretas da estrutura cristalina, posicionamento dos átomos na rede e modelos de substituição. Apesar de não ser possível utilizar a difratometria por monocristal para se determinar a composição de fases mineralógicas de corpos rochosos - área de maestria da difratometria por policristalinos - é uma ferramenta bastante importante para o estudo de fases menores (em geral de difícil formação de uma amostra representativa de pó e às vezes de maior interesse econômico) e o estudo de novos minerais. O uso da difratometria por monocristal entretanto se choca com algumas barreiras sólidas quando aplicada ao estudo de minerais. Em geral minerais possuem processos de formação e cristalização não controlados e não completamente conhecidos, o que muitas vezes não gera monocristais de qualidade adequada. Além disso, é necessário analisar monocristais que possuam representatividade para se gerar conclusões sobre a amostra pai, o que nos obriga a lidar com vários problemas que em geral se busca evitar no uso desta técnica, como desordem, twinning e incorporação de informação externa no refinamento. Este trabalho apresenta as atividades, resultados e conclusões obtidos após análise via difratometria por monocristal, resolução de estrutura e refinamento cristalográfico de monocristais de ixiolita oriundos de amostras de pegmatito obtido em Volta Grande - MG. São abordadas potencialidades do uso da técnica como também aponta sugestões de condições para se efetuar refinamentos cristalográgicos em matrizes problema. Também são apresentados resultados de refinamento com modelos de estrutura cristalina, coordenadas atômicas, ocupações de sítios e parâmetros de deslocamento térmico para os sistemas desordenados reais de um monocristal de ixiolita estudado e comparado com os sistemas ordenados presentes na literatura.
Abstract: The context of production and use of niobium and is very strategic for Brazil, because its used by all developed economies and our country concentrates approximately 97 % of all known reserves of this mineral on the planet. This is a chemical element used mainly as adittive for steel, giving them more lightness and strength among many other applications. Niobium is obtained from mineral sources, and the mineralogical study of these sources is very important because in general niobium minerals are also sources of tantalum - another chemical element with economical and technological interest with applications mainly in the construction of electronic components. And also often sources of rare earths, a chemical family consisting of the lanthanide elements plus ytrium with a huge myriad of applications in high-tech devices. The mineralogical characterization of these sources is very important because the abundance of the mineral phases of interest and mineral context of the source material are determinant of the material and energy cost of the separation process, as well the routes that will be used for the processing and added value and use of the end products. Mineral characterization is often grounded in crystallographic studies, where the phases are properly characterized in its crystalline structure and chemical composition. In general these studies are performed through X-ray diffraction together with analysis for chemical composition (classical wet or instrumental methods); currently very frequently are accompanied by analyzes of scanning electron microscopy . The studies of X-ray diffraction in this case are generaly made by powder diffraction , with some studies using micro -diffraction and in rarer cases single crystal diffraction. Despite being applied with much less frequency in studies of mineral matrices in the context of routine, single crystal diffraction is a very important tool because it allows to more effectively make crystal structure determinations , determine the placement of atoms in the lattice and in substitution models. Although it is not possible to use the single crystal diffraction to determine the composition of mineralogical phases of rocky bodies - area of mastery of powder diffraction -is a very important tool for the study of minor phases (usually difficult to form a representative samples of powder and sometimes of greater economic interest) and the study of new minerals. The use of single crystal diffraction however clashes with some solid barriers when applied to the study of minerals. Generally the mineral formation and crystallization processes are not controlled and not completely known, which often does not produce single crystals of suitable quality. Moreover, it is necessary to analyze representative single crystals to generate conclusions about the parent sample, which forces us to deal with various problems which generally we seek to avoid on the use of this technique, such as disorder, twinning and embedding information into the refinement. This paper presents the work, results and conclusions obtained after analysis thought single crystal diffraction , stucture resolution and crystallographic refinement of a single crystal of ixiolite derived from a pegmatite sample obtained in Volta Grande - MG . Potential use of the technique is discussed as well suggestions for pointing conditions for making crystallographic refinements in problem samples.Results of refinement with models of crystal structure, atomic coordinates, sites occupation and thermal displacement parameters for the real disordered ixiolite single crystal studied and compared with the ordered systems in the literature are also presented.
Subject: Niobio
Físico-química
Metais de terras raras
Tântalo
Mineralogia Minas Gerais, Nordeste
Cristalografia
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/SFSA-9WXUUE
Issue Date: 10-Mar-2014
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