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ORCID:  http://orcid.org/0000-0003-3196-1982
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Estudo da cinética de recuperação hidrotermal de potássio de siltitos glauconíticos utilizando hidróxido de cálcio
Alternate title (s): Study of kinetics of potassium hydrothermal recovery of glauconitic siltites using calcium hydroxide
Author: Tomaz, Maria Rita Costa
First Advisor: Ávila Neto, Cícero Naves de
First member of the Committee: Rocha, Sônia Denise Ferreira
Second member of the Committee: Santos, Wedisson Oliveira
Summary: Potássio (K) é um macronutriente de grande importância para o desenvolvimento das plantas, sendo responsável por funções vitais como fotossíntese, transporte de açúcares, água e síntese proteica. Este nutriente é amplamente utilizado como matéria prima na composição fertilizantes agrícolas. O Brasil é um país altamente dependente de sua importação, sendo importante a busca por métodos alternativos de sua obtenção. O desenvolvimento de insumo agrícola proveniente de uma rocha existente em campo nacional seria extremamente conveniente para o país, uma vez que beneficiaria vários setores nacionais, como os agrícolas e minerais. Neste sentido, surge como alternativa o uso de um tipo de rocha encontrada no centro-oeste do estado de Minas Gerais, na região de São Gotardo, Brasil. Refere-se a rocha “Verdete”, siltito glauconítico, composto principalmente por quartzo, micas e feldspato potássico. Esta rocha, in natura, apresenta teores de totais de óxido de potássio (K2O) entre 7 e 14%. Este trabalho tem como objetivo estudar cinética de recuperação hidrotermal de potássio de siltitos glauconíticos utilizando hidróxido de cálcio. Os processos ocorreram em fornos estático e rotativo operando a diferentes temperaturas. Foram realizadas amostragens em tempos de 0,25, 0,30, 0,75, 1, 3, 5, 10 e 24 h. Os produtos hidrotermais foram caracterizados via Fotometria de Chama, pHmetria e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os resultados mostraram que, quando analisada a influência da agitação no processamento, algumas variáveis influenciavam no comportamento no sistema: A 140 e 180 °C, para baixas razões de hidróxido de cálcio e Verdete (RCV), não havia diferença significativa na recuperação de potássio (RK) entre as bateladas com e sem agitação. Com o aumento de RCV, foram verificados que: a 180 °C, a agitação favoreceu o aumento de RK; a 140 °C, o sistema sem agitação favoreceu o aumento de RK. Na análise da influência da temperatura, foi observado que para baixos valores de RCV, a temperatura de 140 °C fornece melhores valores de recuperação; para altos de valores de RCV, 180 °C garante os melhores valores de RK. Foi observado também que com o aumento de RK, há uma diminuição do pH dos produtos hidrotermais. No estudo cinético, foi possível determinar a ordem da reação (1a ordem) e a constante cinética (0,15 Lsolução gVerdete-1 h-1) para processamento sem agitação, temperatura de 100 °C e baixos valores de RCV. Além disso, o estudo sobre a etapa limitante possibilitou identificar a reação química como etapa controladora para processamentos com e sem agitação. Por fim, via MEV, foi verificado que a fração insolúvel dos produtos hidrotermais é composta por tobermorita e a fração solúvel, por carbonato de cálcio nas formas de aragonita e calcita.
Abstract: Potassium (K) is a macronutrient with enormous importance for plant development, responsible for vital functions such as photosynthesis, transport of sugar and water, and protein synthesis. It is widely used as raw material in the composition of agricultural fertilizer. Brazil depends on fertilizer importation, which reinforces the importance of obtaining K from alternative methods. Development of K-bearing fertilizers from national rocks is important for the country as it would benefit various sectors such as agricultural and minerals. In this sense, extraction of K from a rock found in the midwest of Minas Gerais state, in the vicinity of São Gotardo, appears as an alternative to the traditional KCl fertilizer. Refers to the rock called “Verdete”, a glauconite siltstone composed of quartz, micas and K-feldspar, with K2O content that may vary from 7 to 14%. This work aims to study the kinetics of (RK) K recovery from Verdete in the presence of calcium hydroxide employing a hydrothermal procedure in traditional and rotary autoclaves. Samples were processed at times of 0.25, 0.30, 0.75, 1, 3, 5, 10 and 24 h. Hydrothermal products were characterized by flame photometry, pHmeter and scanning electron microscopy (SEM). The results showed that agitation influenced the behavior of the reaction. At 140 and 180 °C, for low Ca(OH)2 to Verdete ratios (RCV), there was no significant difference in RK comparing procedures conducted with or without agitation. Increasing RCV, it was found that agitation favored RK at 180 °C, but decreased its value when operating at 140 °C. In general, operations at 140 °C provide higher RK for low RCV, while operations at 180 °C gives higher RK for higher RCV. It was also observed that the pH of the reaction solution decreases gradually with time. For procedures without agitation at 100 °C with low RCV values, the reaction rate was found to follow a 1st order kinetics with a rate constant of 0.15 Lsolution gVerdete-1 h-1. In addition, it possible to identify the chemical reaction as the rate-controlling step for agitated and non-agitated procedures. SEM analyses showed that the insoluble fraction of hydrothermal products is composed by tobermorite, while the soluble fraction is composed of calcium carbonate in the forms of aragonite and calcite.
Keywords: Potássio
Verdete
Tratamento hidrotermal
Estudo cinético
Potassium
Verdete
Hydrothermal Methodology
Kinetic Study
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote: TOMAZ, Maria Rita Costa. Estudo da cinética de recuperação hidrotermal de potássio de siltitos glauconíticos utilizando hidróxido de cálcio. 2020. 76 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. Disponível em: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.101.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.101
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/29018
Date of defense: 3-Feb-2020
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Química

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