Publicação: Estudo de condições operacionais para obtenção de carbonato de cálcio precipitado
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
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Damasceno, João Jorge Ribeiro
Resumo
O carbonato de cálcio pode ser encontrado na natureza na forma de calcário, conhecido
como carbonato de cálcio natural (CCN), ou pode ser produzido por reações químicas,
formando o carbonato de cálcio precipitado (CCP). O CCP ´e um produto mais puro e
exibe um maior brilho e opacidade que o CCN. A produção industrial do CCP envolve os
seguintes processos: (a) calcinação do calcário que produz o óxido de cálcio e dióxido de
carbono; (b) reação de hidratação, na qual o óxido de cálcio é transformado em hidróxido
de cálcio por adição controlada de água; e, finalmente (c) a reação de carbonatação, na
qual o CO2, puro ou não, é borbulhado através da solução de hidróxido de cálcio. As
propriedades do CCP variam de acordo com as condições empregadas na sua produção.
O carbonato de cálcio existe em três formas cristalinas (calcita, aragonita e vaterita). A
calcita é a forma mais estável à temperaturas e pressões ambientes. O CCP é usado em
diversas indústrias como as de plástico, papéis, tintas, etc. A utilização de alguns aditivos
químicos, entre eles o ácido etilenodiaminotetraacético (EDTA), durante a reação de
carbonatação diminui o tamanho das partículas de carbonato de cálcio formadas. Desta
forma, o objetivo deste trabalho foi estudar as melhores condições de temperatura, de
concentração do hidróxido de cálcio e de concentração do dióxido de carbono para se
produzir carbonato de cálcio precipitado com propriedades desejadas. Diante dos resultados
obtidos, foi feita uma análise estatística a fim de otimizar as condições operacionais.
Observou-se que partículas de CCP com diâmetros menores são obtidas usando temperaturas
da ordem de 25,60C, concentrações de hidróxido de cálcio da ordem de 149,9
g/L e concentração de dióxido de carbono de 43,3%. Altas concentrações de Ca(OH)2 e
CO2 contribuem para um aumento da área específica do CCP. Concluiu-se ainda que a
adição de 0,5% de EDTA durante a reação de carbonatação diminui o diâmetro médio das partículas produzidas e também produz CCP com uma distribuição granulométrica
numa faixa mais estreita. Através das análises de difração de raios-X observou-se que o
CCP formado é constituído da fase cristalina calcita e também que é um produto livre da
presença de impurezas contidas no CCN.
Abstract
Calcium carbonate (CaCO3) is a natural occurring mineral in the form of limestone.
This mineral can be grinded to produce ground calcium carbonate (GCC). Another way
to obtain calcium carbonate is through a precipitation process, forming the precipitated
calcium carbonate (PCC). PCC usually exhibits higher purity, brightness and opacity
than GCC and it is used for various purposes, e.g. as a filler or pigment for rubber,
plastics, paper, paints, etc. The industrial manufacture of PCC involves the following
steps: (a) calcination of limestone to produce quicklime and carbon dioxide; (b) slaking
reaction, in which the quicklime is transformed to slaked lime slurry by controlled addition
of H2O; and, finally (c) the carbonation reaction, in which CO2, pure or not, is bubbled
through the Ca(OH)2 suspension. The use of certain chemical additives, including the
ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) in the precipitation process, can decrease the
particle size of calcium carbonate formed. The properties of PCC products depend upon
the process conditions employed during its production. Calcium carbonate exists as three
polymorphs (calcite, aragonite and vaterite). Calcite has greater stability at ambient
temperature and it exists in various morphologies. Thus, the objective of this work was
to study the best conditions of temperature, calcium hydroxide concentration, and carbon
dioxide concentration to produce PCC with high specific area and small average particle
sizes. Afterwards, a statistical analysis was performed in order to optimize the process
conditions. It was observed that smaller PCC particle diameters are obtained using
temperature of 25.6oC, calcium hydroxide concentration of 149.9 g/L and carbon dioxide
concentration of 43.3%. Higher calcium hydroxide and carbon dioxide concentrations
contribute to the increase of PCC specific area. It should also be noted that the addition
of 0.5% EDTA in the carbonation reaction decreases the particle diameter and the narrows
the particle size distribution. Through the analysis of X-ray diffraction data, it was
possible to observe that calcite particles were formed and that PCC product was pure
and it did not display impurities contained in GCC.
Palavras-chave
Carbonato de cálcio precipitado, Hidróxido de cálcio, Carbonatação, Precipitated calcium carbonate, Lime, Calcium hydroxide, Carbonation, Carbonato de cálcio, Cal
Citação
SOUTO, Eliane Cristina Silva. Estudo de condições operacionais para obtenção de carbonato de cálcio precipitado. 2008. 98 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2008.