Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração
https://tecnologiammm.com.br/article/doi/10.4322/tmm.2012.002
Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração
Artigo Original

ESTUDO TERMODINÂMICO DA FORMAÇÃO DE ZEÓLITAS A PARTIR DE CINZAS DE CARVÃO

THERMODYNAMIC STUDY OF ZEOLITE FORMATION FROM COAL ASH

Nascimento, Marisa; Neumann, Reiner; Cunha, Emerson Reikdal da

Downloads: 0
Views: 871

Resumo

Neste trabalho investiga-se a síntese de fases zeóliticas a partir da mulita, principal componente das cinzas volantes geradas pela queima de carvão mineral. Realiza-se uma análise termodinâmica para investigar as condições de temperatura e concentração necessárias para a síntese e determinar as espécies termodinamicamente mais estáveis. Resultados obtidos pela técnica de difração de raios X (DRX) mostram a formação de diferentes fases zeolíticas como produto da transformação hidrotérmica. Os valores termodinâmicos calculados neste trabalho apresentam similaridade quando comparados a resultados experimentais e de outros autores, possibilitando a definição de regiões de estabilidade das espécies em diagramas de fase. Os resultados experimentais e a análise dos diagramas mostram que a estabilidade das espécies formadas durante o tratamento hidrotérmico da cinza de carvão dependem fortemente da temperatura e da concentração de NaOH, e que a elevação de ambos os fatores favorece a formação de produtos menos nobres, particularmente hidroxicancrinita.

Palavras-chave

Cinzas, Carvão, Zeólitas, Análise termodinâmica

Abstract

The synthesis of zeolitic phases from mullite, the main component of fly ash generated during burning coal, has been investigated. Thermodynamic analysis is performed in order to assess required temperatures and concentrations for the synthesis, as well as to determine the thermodynamically more stable species. X-Ray Diffraction (XRD) analyses show different zeolitic phases to be crystallized as product of the hydrothermal processing. The thermodynamic values calculated in this study proved similar to the experimental results and of other authors, and enabled the definition of the regions of stability for the species in the reactional environment. The experimental results, combined with the analysis of these diagrams, show that the stability of species to be formed during the hydrothermal treatment of coal ash are strongly dependent on temperature and NaOH concentration. The increase of both factors, however, drives the reaction towards less noble products, particularly hydroxycancrinite

Keywords

Ashs, Coal, Zeolites, Thermodynamic analysis

Referências

1 Luz, A. Zeólitas: propriedades e usos industriais. Rio de Janeiro, CETEM/MCT, 1995.

2 Nascimento, M.; Soares, P. S.; Souza, V. P. Adsorption of heavy metals cations using coal fly ash modified. Fuel, v. 88, n. 9, p. 1714-9, Sep. 2009. http://dx.doi.org/10.1016/j.fuel.2009.01.007

3 Souza, V. P.; Nascimento, M.; Coelho, C. F. Adsorção de metais pesados em zeólita sintetizada a partir de cinzas de carvão. In: ENCONTRO NACIONAL DE TRATAMENTO DE MINÉRIOS E METALURGIA EXTRATIVA, 21., 2005, Natal, RN. Anais... Natal: Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2005. p. 1714-9.

4 Querol, X. et al. Synthesis of Na-zeolite from fly ash. Fuel, v. 76, n. 8, p. 793-9, 1997. http://dx.doi.org/10.1016/ S0016-2361(96)00188-3

5 Murayama, N.; Yamamoto, H.; Shibata, J. Mechanism of zeolite synthesis from coal fly ash by alkali hydrothermal reaction. International Journal of Mineral Processing, v. 64, n. 1, p. 1-17, Feb. 2001. http://dx.doi.org/10.1016/S0301- 7516(01)00046-1

6 Sposito, G. The polymer model of thermochemical clay mineral stability. Clay and Clays Minerals, v. 34, n. 2, p. 198-203, Apr. 1986. http://dx.doi.org/10.1346/CCMN.1986.0340210

7 Nriagu, J. O. Thermochemical approximations for clays minerals. American Mineralogist, v. 60, n. 9-10, p. 834-9, Sep.-Oct. 1975.

8 Mattigod, S. V.; McGrail, B. P. Estimating the standard free energy of formations of zeolite using polymer model. Microporous and Mesoporous Materials, v. 27, n. 1, p. 41-47, Jan. 1999.

9 Weber, C. F. Phase equilibrium studies of Savannah River tanks and feed streams for the salt waste processing facility. Oak Ridge Nacional Laboratory. 2001. Disponível em: . Acesso em: 20 ago. 2003.

10 NASCIMENTO, M.; NEUMANN, R.; CUNHA, E. R. Síntese de zeólitas a partir de cinzas de carvão: efeitos da concentração e temperatura. In: CONGRESSO INTERNACIONAL DA ABM, 65., 2010, Rio de Janeiro, RJ. Anais... São Paulo: ABM, 2010.

11 Gross, M. et al. Synthesis of faujasite from coal fly ashes under smooth temperature and pressure conditions: a cost saving process. Microporous and Mesoporous Materials, v. 104, n. 1-3, p. 67-76, 2006. http://dx.doi.org/10.1016/j. micromeso.2007.01.006

12 Querol, X. et al. Syntesis of zeolite from coal ash: an overview. International Journal of Coal Geology, v. 50, n. 1-4, p. 413-23, May 2002. http://dx.doi.org/10.1016/S0166-5162(02)00124-6

13 Roine, A. Outokumpu HSC Chemistry for Windows Version 7.0. Finland: Outokumpu Research, 2009.

5886969b7f8c9dd9008b45f9 tmm Articles
Links & Downloads

Tecnol. Metal. Mater. Min.

Share this page
Page Sections