Síntese de zeólitas a partir de cinza volante de caldeiras: caracterização física, química e mineralógica

Ao longo dos anos o desenvolvimento industrial trouxe uma crescente geração de resíduos, que são potenciais problemas ambientais. Estudos das características destes materiais, bem como o desenvolvimento de técnicas para sua utilização se tornam imprescindíveis para a preservação do meio ambiente. Assim este trabalho objetiva a caracterização e utilização de cinza volante proveniente da queima de carvão mineral em caldeiras, assim como o uso de microssílica, utilizada para alterar a relação molar Si/Al da mistura cinza/microssílica na síntese de zeólitas. Para a caracterização da cinza foram utilizados métodos de análise química, física e mineralógica como: difração de raios X, fluorescência de raios X, microscopia eletrônica de varredura, análise granulométrica, análise térmica diferencial e termogravimétrica. Os ensaios de síntese foram feitos a 60, 100, 150 e 190 °C, com razão molar de Na₂O/Al₂O₃ igual a 5 e Si/Al variando de 2,12 a 15, e tempo de reação 24 h. Os resultados da caracterização da cinza mostram potencial utilização deste como matéria-prima para a síntese de zeólitas, pois apresenta ~ 50% de SiO₂ e Al₂O₃, fases mineralógicas bem definidas, baixo teor de umidade, baixa granulometria (d₉₀ < 10 µm), entre outros. Análises de difração de raios X dos produtos das sínteses mostraram a formação de alguns tipos de zeólitas, como analcima, phillipsita, sodalita, zeolita P e tobermorita. Deste modo, a mistura cinza e microssílica nestas condições reacionais mostram-se matérias-primas promissoras para a síntese de zeólitas.

ABSTRACT: Along the years, worldwide industrial development has causing a growing generation of residues, bringing potentials environmental problems. A study of the characteristics of these wastes, as well as the development of techniques for their use in new processes becomes indispensable for the environment preservation. The main purpose of this work is to evaluate the possible use of two important industrial residues from the Amazon region for zeolite synthesis: (a) the fly ash (particle size < 100 µm) that comes from burning of mineral coal in boiler; and (b) the microsilica, a by-product of the reaction between quartz and coal in the production of metallic silicon and alloys iron-silicon.The following chemical, physical and mineralogical characterization methods were carried out: X-ray diffractometry, X-ray fluorescence, scanning electron microscopy, granulometric analysis, differential thermal and thermogravimetric analysis (DTA-TG). The analyses were carried out at the following conditions: 60, 100, 150 and 190 °C, Na₂O/Al₂O₃ molar ratio of 5 and Si/Al molar ratio ranging from 2.12 to 15, and reaction time of 24 h. The results of the fly characterization demonstrate its enormous potential as raw material for the zeolite synthesis. SiO₂ and Al₂O₃ represent more than 50% of its composition, mineralogical phases defined, low humidity content, low particle size (d₉₀ < 10 µm), among others. Mineralogical analyses of the synthesized products showed the formation of some zeolite types, as follow: analcime, phillipsite, sodalite, zeolite P and tobermorite. The results show that the mixture fly ash-microsilica in these reaction conditions point to a promising material for zeolite synthesis.