| Resumo: |
O
titânio foi descoberto em 1791, por William Gregor, no
minério iImenita (FeTiO3), após tratamento com
ácido clorídrico e ácido sulfúrico
concentrado, obtendo o TiO2 em uma forma impura. M. H. Klaproth, quatro
anos depois, redescobriu o elemento, de forma independente, obtendo o
que chamamos de rutilo (TiO2). Este elemento desperta grande interesse
devido as suas propriedades de tenacidade, leveza, resistência
à corrosão, opacidade, inércia química,
toxidade nula, elevado ponto de fusão, brancura, alto
índice de refração e alta capacidade de
dispersão. Este elemento não ocorre livre na natureza e
sim em compostos, principalmente na forma de rutilo (TiO2) e
iImenita (FeTiO3). Ele é um metal de abundância
significativa, sendo o nono mais abundante entre todos os elementos da
crosta terrestre e o segundo entre os metais de transição.
Para a fabricação de pigmentos de TiO2, existem dois
processos comercias bem estabelecidos: o processo “sulfato”
e o processo “cloreto”. O processo sulfato, mais antigo,
utiliza a ilmenita ou escória titanífera (slag) para
reação com ácido sulfúrico, sendo removida
uma porção do sulfato de ferro formado. Posteriormente, o
hidróxido de titânio é precipitado por
hidrólise, filtrado e calcinado. O processo
“cloreto”, mas recente, utiliza o rutilo como
matéria-prima ideal, podendo utilizar o rutilo sintético,
a escória titanífera e o anatásio (outra forma
pilomórfica do TiO2) como opções. Poucos problemas
de poluição ambiental são encontrados na
produção de pigmentos a partir do rutilo, ao
contrário da ilmenita. De fato, o processo por
cloretação, utilizando alimentação de
rutilo, gera cerca de 0,2 tonelada de rejeito por tonelada de TiO2
produzido, enquanto o processo por sulfatação, usando
ilmenita, gera 3,5 t de rejeitos por tonelada do produto. Todavia, a
utilização de minério de ilmenita para se obter o TiO2 justifica-se uma vez que este é um mineral de grande
abundância na natureza, ao contrário do minério de TiO2, que tem uma ocorrência muito escassa, com previsão
para esgotar-se brevemente.
Considerando o exposto acima, duas linhas de pesquisa foram seguidas
neste trabalho de dissertação de mestrado para a
dissociação da ilmenita, induzida por moagem am altas
energias. A primeira consiste na moagem em altas energias, em atmosfera
livre (ar), do minério de ilmenita (ilmenita natural). A segunda
consiste na moagem em altas energias, em atmosfera livre e inerte (Ar),
da ilmenita natural com a adição de hematita (?-Fe2O3)
numa proporção de 1:1. Em ambos os casos as amostras
foram submetidas a tratamentos térmicos pós-moagem por
diferentes tempos e temperaturas. Na abordagem experimental, com
vistas à determinação das propriedades estruturais
e microestruturais da amostras obtidas, foram empregadas as
técnicas de Difratometria de Raios-X, Microscopia
Eletrônica de Varredura e Espectroscopia Mössbauer. Os
resultados obtidos indicam que tanto para a ilmenita natural pura,
quanto para a ilmenita misturada com hematita, a completa
dissociação da carga de moagem em dióxido de
titânio e demais compostos se dá em tratamentos efetuados
em atmosfera redutora (H2) a 1000 ºC, por 20 h. Para tanto,
é necessário que em ambos os casos as amostras sejam
previamente submetidas à moagem em altas energias, um intervalo
de tempos de 24 h, em ar. Além da redução do
tamanho de grãos, introdução de defeitos na rede
cristalina e do tensionamento mecânico; a moagem em altas
energias promove o contato mais íntimo entre a carga e o
oxigênio contido no ar, o qual contribui muito para a
reação de dissociação dos compostos durante
o tratamento térmico, o que não acontece quando as
amostras são termicamente tratadas em atmosfera inerte (Ar). De
fato, na amostra de ilmenita natural com hematita, ao ser tratada em
atmosfera de Ar a 1000 ºC por 24 h, também ocorrem
mudanças na estrutura e microestrutura da carga de moagem,
porém, a dissociação esperada não ocorre.
Palavras chaves: Ilmenita natural, rutilo, titânio. |
