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Recuperação de titânio e vanádio de fonte secundária.

Aguiar, Érick Max Mourão Monteiro De

Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Escola Politécnica 2021-09-28

Acesso online

  • Título:
    Recuperação de titânio e vanádio de fonte secundária.
  • Autor: Aguiar, Érick Max Mourão Monteiro De
  • Orientador: Baltazar, Marcela dos Passos Galluzzi; Tenório, Jorge Alberto Soares
  • Assuntos: Hidrometalurgia; Lixiviação; Redução Com Ferro Metálico; Titanomagnetita; Acid Leaching; Hydrometallurgy; Reduction With Metallic Iron; Titanomagnetite
  • Notas: Dissertação (Mestrado)
  • Notas Locais: Programa Engenharia Química
  • Descrição: O titânio (Ti) e o vanádio (V) são metais que tem aumentado sua utilização nas últimas décadas em função, principalmente, de suas utilizações em ligas metálicas. Tanto o Ti quanto o V tem sido utilizados nas indústrias química, aeroespacial e ferroviária. Esses elementos atribuem às ligas resistência tração, dureza e resistência à fadiga. O vanádio é encontrado e extraído principalmente de titanomagnetita na qual há teores entre 0,02 a 0,36%, e o Ti entre 10 a 12%. Ilmenita e rutilo são as principais fontes de Ti, sendo que cerca de 91% de todo o Ti extraído é proveniente da ilmenita. Processos pirometalúrgicos, com etapas de calcinação, e processos hidrometalúrgicos, com etapas de lixiviação ácida, são utilizados em conjunto ou separadamente para a obtenção de Ti e V. A lixiviação direta de ilmenita, sem pré-tratamento por calcinação, tem sido pesquisada, para otimizar o processo industrial. Para realizar a extração desses elementos pela rota hidrometalúrgica, geralmente se utilizam H2SO4 ou HCl. Na titanomagnetita a ilmenita pode estar associada à outras fases como a hematita. Esta pode interferir na lixiviação do Ti4+ ao fornecer Fe3+ que reage com os ânios do agente lixiviante, reduzindo a disponibilidade desses íons para formar complexos com Ti, necessitando assim reduzir o Eh da solução. O presente trabalho teve por objetivo a extração de Ti e V a partir do mineral secundário não-magnético da parte oxidada da jazida de titanomagnetita. Neste trabalho, adotou-se a extração em meio clorídrico (HCl). O mineral sólido foi caracterizado por espectrometria de emissão óptica por plasma acoplado indutivamente (ICP-OES) para quantificar os teores de Ti, V e ferro (Fe), difração de raios-x para determinação das principais fases cristalinas, e microscopia eletrônica por varredura acoplado à espectroscopia por dispersão de elétrons (MEV-EDS) para estudar a morfologia das partículas. Os ensaios foram divididos em quatro etapas, onde se avaliou a variação da razão sólido/líquido (S/L), a concentração de NaHF2 que gera HF, o uso de ferro metálico como agente redutor e o uso de cloreto de cálcio di-hidratado. Foram também realizados ensaios cinético e termodinâmicos. Os resultados variando a razão S/L mostraram um aumento na extração em 10% para o Ti e 4% para o V aumentando a razão S/L de 1/4 para 1/6. Nos ensaios variando a concentração de NaHF2 entre 10% e 15% não houve aumento na extração de Ti e V. Utilizando ferro metálico, com razão S/L 1/6 e NaHF2 a 10% m/m, em 85ºC, por 6h, houve aumento em 6% na extração de Ti, com 32%, e 4% na extração de V, com 83%. Nos ensaios avaliando o efeito do cloreto de cálcio di-hidratado (CaCl2.2H2O), não houve aumento na extração de Ti e V comparando ao melhor ensaio supracitado com ferro metálico. Na quarta etapa, de lixiviação seletiva para V em relação ao Ti com HCl 32%, a 90ºC, variando a razão S/L, houve melhores resultados na razão S/L a 1/2, na qual se obteve 0,3% de Ti e 54% de V. Através dos ensaios cinético e termodinâmico verificou-se que a dissolução de Ti, V e Fe foi controlada por difusão na camada de cinza das partículas. Nas análises por DRX e MEV-EDS, observou-se que as partículas de ilmenita decomporam-se em pseudorutilo e da hematita foi consumida em 1h de lixiviação. Os ensaios realizados neste trabalho mostraram que Ti e V podem ser extraídos do mineral por lixiviação em meio clorídrico, sem utilizar calcinação como pré-tratamento. As variáveis que aumentam a extração dos elementos são, portanto: razão S/L, concentração do NaHF2, temperatura e o uso de ferro metálico.
  • DOI: 10.11606/D.3.2021.tde-20122021-112608
  • Editor: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Escola Politécnica
  • Data de criação/publicação: 2021-09-28
  • Formato: Adobe PDF
  • Idioma: Português
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