Estudo de rota de beneficiamento do resíduo do carvão mineral rico em pirita para possíveis aplicações tecnológicas

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Araranguá, Programa de Pós-Graduação em Energia e Sustentabilidade, Araranguá, 2022.No cenário socioambiental atual percebe-se um aumento da preocupação com o meio ambiente quanto à utilização dos recursos naturais e, ainda, na importância da reutilização dos produtos e subprodutos derivados desses recursos. Um melhor aproveitamento dos resíduos como ?produto valorizado? pode reintroduzir no sistema produtivo parte da energia que seria descartada. Além disso, a sustentabilidade de toda uma cadeia de produção de um combustível com grande valor energético requer soluções práticas, inovadoras e de aplicação duradoura. O mineral pirita, tratado como um subproduto da extração do carvão mineral no Sul do Brasil, carece de soluções que maximizem estas características. O presente trabalho propõe uma rota de purificação de rejeitos da extração do carvão com objetivo de apontar alternativas para recuperação dos minerais residuários dessa atividade, os quais se estabeleceram ao longo dos anos como um grande passivo ambiental. Nesse estudo estão compilados diferentes trabalhos publicados nos últimos anos acerca da utilização do dissulfeto de ferro, tanto o obtido por síntese laboratorial quanto a partir do mineral in natura, objetivando a aplicação prática das características químicas do material. Experimentamente, foram aplicadas as operações de purificação das amostras de material residuário por separação densimétrica em bromofórmio e elutriação aquosa, lixiviação em água quente e solvatação a frio com acetona e outros solventes orgânicos. As amostras beneficiadas foram caracterizadas por MEV-EDS, DRX, FTIR e FRX com determinação da composição estequiométrica em termos de FeS2. Os resultados foram comparados aos do resíduo in natura e aos de outros estudos, resultando em excelente acréscimo de FeS2. O grau de pureza alcançado de 79% de dissulfeto de ferro no material residuário proporciona a alternativa de sua utilização como fonte deste importante minério, em matérias-primas da indústria química, como semicondutor ou em outras aplicações tecnológicas, auxiliando na sustentabilidade do carvão energético.Abstract: In the current socioenvironmental scenario, there is an increased environmental concern regarding the use of natural resources and, also, the importance of reuse of products and by-products derived from these resources. A better use of waste as an ?added value product? can reintroduce part of the energy that would otherwise be discarded back into the production system. Furthermore, the sustainability of an entire chain of use such a fuel with high energy value requires practical, innovative solutions with lasting application. The pyrite mineral, taken as a by-product of coal extraction in southern Brazil, acks solutions with the above mentioned desirabel characteristics. The present work proposes a route for the purification of tailings from coal extraction in order to point out alternatives for the recovery of residual minerals from this activity, which have established themselves over the years as a major environmental liability. This study compiles different works published in recent years about the use of iron disulfide, both obtained by laboratory synthesis and from the mineral in natura, aiming at the practical application of the chemical characteristics of the material. Experimentally, the purification operations of the residual material samples were performed by densimetric separation in bromoform and aqueous elutriation, leaching in hot water and cold solvation with acetone and other organic solvents. The processed samples were characterized by XRD, FTIR and XRF with determination of the stoichiometric composition in terms of FeS2. The results were compared to the in natura residue and to other studies, resulting in an excellent increase in FeS2. The degree of purity achieved of 79% of iron disulfide in the waste material provides an alternative for its use as a source of this important ore, in raw materials for the chemical industry, as a semiconductor or in other technological applications, helping to sustain energy coal