Estudo da utilização de carepa de laminação de aço em processo de obtenção de sulfato ferroso

Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito para a obtenção do título de Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais.A aplicação de resíduos para o desenvolvimento de materiais tem suas pesquisas cada vez mais frequentes. Além da inovação, da produção de materiais alternativos e do aumento da potencialidade de um material até então descartado, tem-se a contribuição com o meio ambiente por meio da minimização de impactos ambientais adversos. A carepa de laminação de aço é um resíduo sólido gerado na indústria metalúrgica. Essa é formada em função da oxidação de tarugo ou placa de aço, portanto, sendo composto por óxidos, basicamente de ferro. O teor de óxidos de ferro nas formas de magnetita, wustita e hematita é de 97 %, sendo cerca de 67 % de ferro elementar. Devido à composição, foi utilizado como precursor de sulfato ferroso, que era o principal objetivo da presente pesquisa. Inicialmente, produziu-se sulfato ferroso mono hidratado (FeSO4.H2O) a partir de uma rota química, a qual consiste em ataque por ácido sulfúrico em solução aquosa, filtragem, concentração, resfriamento e cristalização. Em seguida, conseguiu-se produzir o sulfato ferroso hepta hidratado (FeSO4.7H2O) após adaptações dessa rota e uso de etanol. A carepa também foi submetida a tratamentos térmicos visando a redução de óxidos estáveis, constatando a redução total da hematita e, consequentemente, a melhora no processamento do produto químico. Dois planejamentos experimentais fatoriais foram realizados, um para o tratamento térmico da carepa e outro para a produção de FeSO4.7H2O, verificando a influência de cada parâmetro variado e suas interações. No planejamento experimental do tratamento térmico da carepa variou-se temperatura e tempo de patamar em uma atmosfera inerte de nitrogênio, enquanto no da produção de sulfato ferroso variou-se a quantidades dos reagentes aplicados, a água e o ácido sulfúrico. Na produção de FeSO4.7H2O, além da análise estatística, também foi realizada análise cinética, avaliando a concentração de Fe+2 e a massa formada de FeSO4.7H2O em função do tempo. Com relação às análises de caracterização utilizadas no decorrer de toda a pesquisa, ou seja, aplicadas no resíduo ou nos materiais obtidos, tem-se: difração de raios X, fluorescências de raios X, espectrofotometria de absorção atômica, classificação do resíduo de acordo com a ABNT NBR 10004/2004, espectrofotometria de UV-Vis, análise térmica diferencial e termogravimetria, espectroscopia por Mössbauer e quantificação também por Rietveld. Por fim, concluiu-se a comprovação da potencialidade da carepa na produção de sulfato ferroso n-hidratado, a eficiência neste processo e a qualidade do material formado. Quando comparado, o FeSO4.7H2O, com a amostra comercial, constatou-se que intensidade dos picos (DRX) do material obtido foi superior, o comportamento térmico foi semelhante e a pureza apresentou-se mais elevada (99,83 %). Com relação ao rendimento do processo de produção de FeSO4.7H2O a partir da carepa, este é superior a 70 %