Produção de cloreto férrico a partir de rejeito de minério de ferro : um estudo de caracterização e aplicabilidade

Abstract

A explotação de minério de ferro é segmento de destaque dentro da indústria mineral, sendo forte indicador de desenvolvimento e investimentos em infraestrutura. Associado às práticas de explotação e beneficiamento está à geração de grandes montantes de resíduos, cujo destino final é o descarte em estruturas de disposição tais como pilhas e barragens. O rejeito do processo de beneficiamento ganhou grande repercussão após o rompimento das Barragens de Fundão e de Córrego do Feijão; que configuraram desastres sem precedentes para a mineração brasileira. Assim, o objetivo deste trabalho foi caracterizar uma amostra de rejeito de minério de ferro e investigar a aplicação deste resíduo como insumo para a produção de cloreto férrico. A metodologia do trabalho incluiu a caracterização do material, estudos de lixiviação para obtenção de uma solução férrica, além da caracterização e avaliação da eficiência do reagente férrico obtido como coagulante. No processo de lixiviação, as variáveis investigadas foram: temperatura, concentração de ácido clorídrico e o tempo de aquecimento. Os resultados demonstram que a fração sólida do rejeito bruto apresenta uma granulometria na faixa de 0,07 a 300 μm e área superficial específica de 10,6 m2g-1. A composição do material é de aproximadamente 31% de óxidos de ferro (predominantemente Fe2O3), 62% de SiO2 e 7% de caulinita e outros minerais. A melhor condição obtida no processo de lixiviação foi a temperatura de 80°C, concentração de 10,8 mol L-1 de ácido clorídrico e o tempo de aquecimento de 120 min. Nestas condições, obteve-se uma eficiência de solubilização do ferro de 94%. O reagente férrico obtido neste estudo apresentou uma concentração de ferro III superior a 11%, atendendo as exigências de mercado, e teores de contaminantes metálicos indesejáveis em níveis abaixo de um reagente similar produzido a partir de sucata metálica. O coagulante produzido foi utilizado no tratamento de uma amostra de água bruta de abastecimento do corpo hídrico Guaíba, onde foi obtido um resultado satisfatório segundo os padrões de potabilidade estabelecidos na Portaria N° 2914/2011 do Ministério da Saúde. Pode-se concluir que a produção cloreto férrico mostra-se uma alternativa para o aproveitamento de parte do rejeito de minério descartado pela mineração de ferro da região do Quadrilátero Ferrífero.

The exploitation of iron ore is an important segment within the mining industry, being a strong indicator of development and investments in infrastructure. Associated with the exploitation and processing is the generation of large amounts of waste, whose final destination is disposal in structures such as piles and dams. Iron ore tailings are at the forefront of public debate after the rupture of the Dams of Fundão and Córrego do Feijão which constituted unprecedented disasters for Brazilian mining. The objective of this work was to characterize a sample of iron ore tailings and to investigate the application of this residue for the production of ferric chloride. The methodology of the work included the characterization of the material, leaching studies to obtain a ferric solution, and evaluation of the chemical composition and efficiency of the ferric reagent obtained as coagulant. In the leaching process, the variables investigated were the temperature, the concentration of hydrochloric acid and the time of heating. The results showed that the solid fraction of the raw tailings has a particle size in the range of 0.07 to 300μm and a specific surface area of 10.6 m2g-1. The material is composed of about 31% iron oxides (mostly Fe2O3), 62% SiO2 and 7% of caulinite and other minerals. The best condition attained in the leaching process was a temperature of 80 °C, a concentration of 10.8 mol L-1 hydrochloric acid and a heating time of 120 min. Under these conditions, an iron solubilization efficiency of 94% was reached. The ferric reagent obtained in this study had concentrations of an iron III concentration higher than 11% (meeting the market requirement) and levels of undesirable metal contaminants below a similar reagent produced from metal scrap. The coagulant produced was used for the treatment of water from the Guaíba water body, where a satisfactory result was obtained according to the potability standards established in Ordinance Nº. 2914/2011 of the Ministry of Health - Brazil. It can be concluded that the ferric chloride production is an alternative for the exploitation of part of the ore discarded by the iron mining of the Quadrilátero Ferrífero region.