Síntese de silicato de lítio a partir do rejeito da mineração de ferro e sua utilização para captura de CO2

dc.creatorLuciene da Silva Castro
dc.date.accessioned2023-02-07T18:51:24Z
dc.date.accessioned2025-09-09T01:01:46Z
dc.date.available2023-02-07T18:51:24Z
dc.date.issued2022-02-24
dc.description.abstractThe 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.
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/49714
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Restrito
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
dc.subjectEngenharia química
dc.subjectSilicato de lítio
dc.subjectFerro - Minas e mineração
dc.subjectResíduos de mineração
dc.subject.otherRejeito de mineração de ferro
dc.subject.otherSilicato de lítio
dc.subject.otherDióxido de carbono
dc.subject.otherCaptura
dc.titleSíntese de silicato de lítio a partir do rejeito da mineração de ferro e sua utilização para captura de CO2
dc.title.alternativeLithium silicate synthesis from iron mining tailings and its use for CO2 capture
dc.typeTese de doutorado
local.contributor.advisor-co1Rochel Montero Lago
local.contributor.advisor-co1Ana Paula de Carvalho Teixeira
local.contributor.advisor1Vanessa de Freitas Cunha Lins
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7922457689842629
local.contributor.referee1Andreia Bicalho Henriques
local.contributor.referee1Fernando Soares Lameiras
local.contributor.referee1Wagner da Nova Mussel
local.contributor.referee1Sara Silveira Vieira Bertoli
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/1472797917248471
local.description.embargo2024-02-24
local.description.resumoO 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.
local.identifier.orcid0000-0003-4791-4101
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Química

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