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Title: Desenvolvimento do processo para recuperação do dióxido de titânio contido no rejeito magnético do processo de produção de ácido fosfórico
Authors: Pereira, B. R.
Advisor: Marin, M. P. A.
Issue Date: 2017
Abstract: A produção do ácido fosfórico está diretamente relacionada com a produção de fertilizantes para a agricultura, porém o seu processo de obtenção requer inúmeras etapas que geram uma grande quantidade de resíduos. Um destes resíduos, proveniente de uma etapa de tratamento físico da rocha fosfática, contém cerca de 4,3% de titânio em massa na sua composição. Este trabalho visa o desenvolvimento de um processo para a concentração do óxido de titânio presente em um resíduo da produção do ácido fosfórico, através do ataque químico ao material, seguido de sua caracterização por métodos analíticos. O desenvolvimento deste processo alternativo pode contribuir para o aumento da produção nacional de concentrado de titânio e para o aumento do rendimento econômico do processo de produção do ácido fosfórico, através da transformação de um resíduo em um produto de alto valor agregado. A metodologia utilizada para a concentração do óxido de titânio foi baseada nos processos industriais de extração dos minérios de titânio, e consiste em solubilizar as impurezas presentes na amostra por meio de ataques ácidos. Foram realizados ensaios experimentais com o intuito de desenvolver um processo de lixiviação da amostra do rejeito rochoso, de modo a solubilizar o ferro e o cálcio presentes, concentrando o titânio na fase sólida após o processo. Os experimentos foram realizados utilizando 75 g de amostra em cada ensaio, com temperaturas próximas a 70 °C, utilizando 500 ml e 100 ml de ácido clorídrico 37% em massa, os quais proporcionaram um aumento na concentração do titânio no sólido em até 315%, chegando a 0,153 mg de titânio/g de amostra. Ao final do dos experimentos, foi possível obter uma quantidade máxima de titânio de 2,56 g em 14,2 g de sólido final. Foi realizada uma modelagem do processo proposto utilizando o simulador de processos Aspen Plus, com o qual foi possível determinar que para a produção de 1 kg de TiO2, são necessários 23 kg de HCl (37% em massa), 13,8 kg do resíduo estudado como matéria-prima e 4,8 kg de água de lavagem. Considerando apenas a massa de titânio (Ti) no produto sólido do processo, pela simulação foi obtido 3,26 g, gerando índices técnicos de 0,04 kg de Ti/kg de amostra bruta, 0,03 kg de Ti/kg de HCl e 0,12 kg de Ti/kg de água. A massa de Ti obtida experimentalmente, quando comparada com a quantidade obtida na simulação, apresenta um desvio de 21,5%.
The phosphoric acid production is directly related to the production of fertilizers, but its process of obtaining requires numerous steps and generates a lot of waste. An example is a residue derived from a step of physical handling of the phosphate rock, containing about 4.3% of titanium in its composition. This study focus at the concentration of titanium oxide present in a residue from the phosphoric acid production, by attacking the material chemically and doing its characterization by analytical methods. The development of an alternative process would contribute to increase the national production of titanium concentrated and enhance the economic yield of the phosphoric acid production process, by transforming a waste in a high value product. The methodology for the concentration of titanium oxide was based in industrial extraction of titanium ores and consists in solubilize the impurities present in the sample by means of chemical attack. Experimental tests were carried out to develop a leaching process of the rock tailings sample, in order to solubilize the iron and calcium present, concentrating the titanium in the solid phase after the process. Each experiment was conducted using 75 g of sample, at temperatures close to 70 °C, using 500 ml and 100 ml of hydrochloric acid (mass fraction of 37%), which provided an increase in the concentration of titanium in the solid phase up to 315%, reaching 0.153 mg of Ti/kg of sample. At the end of the experiments, it was possible to obtain 2.56 g of titanium in 14.2 g of final solid product. It was performed a modeling of the proposed process using the Aspen Plus process simulator, with which was possible to determine that for the production of 1 kg of TiO2, it is necessary to use 23 kg of HCl (37% by mass), 13.8 kg of the residue studied as raw material and 4.8 kg of water. Considering only the mass of titanium (Ti) in the solid product of the process, by the simulation was obtained 3.26 g, generating technical indices such as 0.04 kg of Ti/kg of crude sample, 0.03 kg of Ti/kg of HCl and 0.12 kg of Ti/kg of water. The titanium mass obtained experimentally, when compared to the quantity obtained in the simulation, had shown a deviation of 21.5%.
Keywords: Titânio
Acido fosfórico
Dióxido de titânio
Concentração de resíduos
Publisher: Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo
DOI: https://doi.org/10.31414/EQ.2017.D.129318
URI: https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/51
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