Síntese hidrotermal de sodalita básica a partir de um rejeito de caulim termicamente ativado

Abstract

Recebido em 8/3/09; aceito em 1/9/09; publicado na web em 23/2/10 HYDROTHERMAL SYNTHESIS OF BASIC SODALITE FROM A THERMICALLY ACTIVATED KAOLIN WASTE. Basic sodalite was successfully synthesized by hydrothermal method using kaolin waste as source of Aluminum and Silicon. This waste is mainly composed by kaolinite and is produced in large amount by kaolin processing industries for paper coating from the Amazon region. Initially, the waste has been calcined at 700 ºC for 2 h and then reacted with the following solutions: Na 2 CO 3 and mixture of Na 2 CO 3 + NaOH to 150 ºC with autogenous pressure for 24 h. The raw materials and transformed materials were characterized by XRD, FTIR and SEM. In both studied media, well-crystallized, basic sodalite was the only phase synthesized, while in the literature usually a mixture of zeolites is obtained.Keywords: synthesis; basic sodalite; kaolin waste. INTRODUÇÃOA região amazônica dispõe de grandes e valiosos depósitos de caulim que, por sua natureza geológica, são adequados ao seu uso mais nobre, a cobertura de papel. Só no Estado do Pará estão localizadas três grandes indústrias de beneficiamento de caulim do País, que geram de rejeito, somente nas etapas de separação granulométrica e branqueamento, mais de 1 milhão de toneladas por ano e, em função deste elevado volume, faz-se necessária a construção de onerosas lagoas de sedimentação para sua deposição.1-3 O rejeito depositado nas lagoas não apresenta consistência adequada que permita o recobrimento convencional para a recuperação da área, o que o torna um problema ambiental. No entanto, a utilização desse rejeito como matéria-prima na síntese de zeólitas tem-se mostrado bastante viável, 4,5 isso porque tal material é composto essencialmente por caulinita, argilomineral mais empregado como fonte de Si e Al em síntese de zeólita e de material com estrutura relacionada. [6][7][8][9] A caulinita é o principal constituinte do caulim, quimicamente é um silicato de alumínio hidratado, que normalmente se encontra associada a outros minerais sob a forma de impurezas, de modo geral, quartzo, mica, feldspato, óxidos de ferro e titânio. É formada pelo empilhamento regular de camadas 1:1, isto é, cada camada é constituída de uma folha de tetraedros SiO 4 e uma folha de octaedros de Al 2 (OH) 6 ligadas entre si por oxigênios comuns, dando uma estrutura fortemente polar. As ligações entre as camadas são feitas por ligações de hidrogênio, OH-O, uma vez que existe um plano de íons hidroxila numa das faces da camada e um plano de íons oxigênio na outra camada adjacente. A energia de ligação costuma variar para cada espécie, mas no geral é preciso temperaturas entre 500 e 700 ºC para que todas as OH -sejam eliminadas. A fórmula estrutural da cela unitária da caulinita é Al 2 Si 4 O 10 (OH) 8 e a composição percentual: SiO 2 -46,54%, Al 2 O 3 -39,50% e H 2 O -13,96%. 10-13As zeólitas são aluminossilicatos hidratados com uma estrutura cristalina de geometria precisa e nanoporos de tamanho uniforme, formando canais de dimensões moleculares, c...

Síntese de zeólita do tipo faujasita a partir de um rejeito de caulim

“…6a, imagem menor), que são característicos da caulinita; enquanto que no rejeito calcinado, Fig. 6b, o empilhamento é alterado mantendo-se, porém a forma [8,28]. A morfologia da amostra sintetizada (Fig.…”

“…O processo de beneficiamento do caulim destinado para carga e cobertura de papel gera dois tipos de rejeitos: um composto por partículas grosseiras (principalmente quartzo sob a forma de areia), que são repostas no próprio local da lavra, e outro que é armazenado em volumosas lagoas de sedimentação [5]. Pesquisas com esse rejeito demonstram uma grande viabilidade para o mesmo ser utilizado como matéria-prima em diversos segmentos industriais [5,6], como por exemplo, na síntese para obtenção de zeólitas [7][8][9].…”

Efeito do envelhecimento da mistura reacional constituída por resíduo de caulim da Amazônia na síntese da zeólita faujasita

“…Assim, a problemática maior desse processo é a construção das lagoas de sedimentação, já que as mesmas ocupam grandes áreas, além dos custos elevados para sua construção e manutenção. No entanto, esse resíduo, devido à sua composição mineralógica, tem sido usado como material de partida na síntese de zeólitas, como as fases A de Na, K, Ca e Mg [1][2][3][4][5], sodalita [6,7], tipo faujasita [8], fase P de Na [9] e analcima [10]. Zeólitas podem ser definidas como aluminossilicatos hidratados, do grupo dos metais alcalinos e alcalinos terrosos, com arranjo estrutural que apresenta cavidades e canais interconectados, com a presença de íons de compensação, como Na + , Ca 2+ , Mg 2+ e K + , e moléculas de H 2 O [11].…”

Utilização De Rejeito De Caulim Amazônico Como Matéria-Prima Na Síntese De Zeólita Do Tipo Faujasita

“…Para minimizar os impactos ambientais causados pelos resíduos da industrial do caulim, vários trabalhos foram desenvolvidos a fim de aproveitar estes materiais em diversos processos tecnológicos, por exemplo, na produção de zeólitas (Saldanha, 2007;Maia et al, 2007Maia et al, , 2008Maia et al, e 2011Moraes, 2008;Paz et al, 2010;Paz, 2008;Moraes, 2010;Menezes, 2010;Silva, 2010, Santos, 2011e Hildebrando et al, 2012 nos tetraedros explica a carga negativa da estrutura, o que gera uma alta capacidade de troca iônica quando os poros e canais permitem o acesso dos cátions (Breck, 1974). Como consequência desta peculiar estrutura das zeólitas, estas podem ser usadas em uma ampla faixa de aplicações industriais como material para troca iônica, adsorvente, catalisador, dentre outras, todas baseadas em sua seletividade eletrônica (Umaña, 2002).…”