Magnetita e sua transformação para hematita em um solo derivado de esteatito

O presente trabalho objetivou caracterizar o mineral magnético e identificar suas rotas pedogenéticas de transformação em um solo formado sobre esteatito, de Minas Gerais, Brasil. O óxido de ferro isoestrutural ao espinélio foi identificado e caracterizado por análises químicas, difração de raios X, espectroscopia Mössbauer e medidas de magnetização de saturação. Na rocha fresca, foi encontrada magnetita estequiométrica e bem cristalizada, com parâmetro da rede cúbica, a o = 0.8407(5) nm. Nas frações areia e silte, foram detectadas magnetita parcialmente alterada e hematita estequiométrica e bem cristalizada, com parâmetros da rede hexagonal, a = 0.5036(3) nm e c = 1.375(4) nm. A ocorrência dessas hematitas deveu-se principalmente à oxidação do Fe2+ a Fe3+, no sítio octaédrico da magnetita, durante a pedogênese. Esse processo foi caracterizado pelo aparecimento de pequena quantidade de Fe3+ eletronicamente desacoplada, encontrada nas magnetitas parcialmente oxidadas, cujas fórmulas para as diferentes estequiometrias foram propostas. Verificou-se também pequena quantidade de ilmenita nas amostras de rocha e de solo.

Variabilidade de goethita e hematita via dissolução redutiva em solos de região tropical e subtropical

Dezenove amostras de horizontes B latossólicos, uma de B plíntico, uma de B incipiente e uma de horizonte Cr foram submetidas a dissoluções seletivas da goethita e da hematita por ditionito-citratro-bicarbonato de sódio a 20 ºC em intervalos de tempo entre 5 e 3.840 minutos. O diâmetro médio do cristal (DMC), área superficial específica (ASE) e substituição do ferro por Al (substituição por Al3+) da goethita e da hematita nas amostras foram estimados, por difratometria de raios X (DRX), em subamostras não tratadas e em subamostras tratadas selecionadas ao longo das dissoluções seletivas. O controle das fases de goethita e hematita que persistiram após cada etapa da dissolução seletiva foi realizado pelo método da difratometria diferencial de raios X (DDRX). A cinética dissolutiva dos cristais foi descrita por meio da segmentação das curvas de dissolução do ferro no tempo em intervalos em que o comportamento dissolutivo foi linear. As taxas de dissolução nos diferentes segmentos lineares foram estimadas a partir do coeficiente angular da reta relativa a cada segmento. Em amostras goethíticas latossólicas, a metodologia discriminou diferentes fases de goethita (populações heterogêneas) quanto à substituição por Al3+, DMC e ASE e ofereceu condições para classificar o grau de estabilidade da goethita em baixa, média, alta e muito alta estabilidade. Amostras goethíticas oriundas de ambientes pedogênicos jovens e amostras hematíticas latossólicas caracterizaram-se pela maior homogeneidade de seus cristais, classificados como de baixa e média estabilidade. Nas amostras goethíticas, a proporção de cristais com maior estabilidade (alta substituição por Al3+ e cristalinidade) em cada população mostrou associação positiva com a proporção de gibbsita em relação a caulinita nas amostras. A hematita apresentou menor resistência à dissolução por redução em relação à goethita, exceto quando a última combinou baixa substituição por Al3+ e alta ASE. A caracterização de populações heterogêneas de goethita pode ampliar a utilização deste óxido como indicador de processos pedogênicos em solos poligenéticos, bem como contribuir para um melhor entendimento do comportamento químico e físico desses solos.

Determinação indireta do teor de hematita no solo a partir de dados de colorimetria e radiometria

A cor do solo é uma propriedade que deriva de alguns atributos do próprio solo, entre eles, do teor de óxidos de ferro. Desse modo, o estabelecimento de relações funcionais entre dados referentes à caracterização da cor e teores de óxidos de ferro apresenta-se como uma alternativa simples e rápida para a semiquantificação dos teores dos referidos óxidos. O objetivo do presente trabalho foi semiquantificar os teores de hematita na fração argila, em laboratório, a partir da avaliação automatizada das cores de amostras de solos do Estado de São Paulo, utilizando um colorímetro e um espectrorradiômetro. Os dados obtidos por radiometria serviram de base para a determinação da cor nos sistemas L*a*b* e Munsell, bem como para o cálculo de índices de avermelhamento (IAVs). Os IAVs apresentaram dependência funcional dos teores de hematita e foram as melhores relações verificadas com os índices determinados a partir de cores no sistema L*a*b*. Modelos exponenciais, baseados em dados obtidos por sensores, mostram-se adequados na predição dos teores de hematita.

Redução catalítica seletiva de óxidos de nitrogênio sobre hematita contendo cobre

The activity of copper-doped hematite in the SCR with propane, in the presence of oxygen, was evaluated in this work. It was found that copper sulfate led to the production of solids with different specific surface areas depending on the amount of copper. The sulfur and copper species were mainly located on the surface. The copper-containing catalysts were more active in the reduction of nitrogen oxides and less active in the propane oxidation as compared to pure hematite. This behavior was assigned to an association of both sulfur and copper species to produce new sites active for NO reduction.

Caracterização de goethita e hematita em solos poligenéticos

Em 20 amostras de horizontes B latossólicos, uma de B Plíntico, uma de B incipiente e uma de saprolito, foram avaliados dois procedimentos de extração de óxidos de ferro pedogênicos por ditionito-citrato-bicarbonato de sódio. O procedimento DCB80, com quatro extrações sucessivas a 80oC, extraiu aproximadamente 90% do Fed na primeira extração, sendo mais efetivo que o DCB20, em uma única extração a temperatura ambiente, que teve sua eficiência reduzida com o aumento da substituição por Al3+ na goethita. A substituição por Al3+ na goethita determinada por DCB80 superestimou os valores em relação aos estimados por DRX conforme aumentaram as extrações. Em amostras hematíticas, esta estimativa foi prejudicada pela presença de maghemita que dissolveu juntamente com a hematita. As amostras também foram submetidas a dissoluções seletivas por DCB20 em intervalos de tempo entre 5 e 3840 minutos. A segmentação das curvas de solubilização do ferro pelo tempo de dissolução das amostras demonstrou que populações de goethita de solos poligenéticos são heterogêneas quanto a características como substituição por Al3+ e cristalinidade, que combinadas condicionam a estabilidade da goethita à dissolução por redução. Populações de hematitas de solos poligenéticos caracterizaram-se pela homogeneidade dos cristais, semelhantemente a populações de goethitas oriundas de ambientes pedogênicos jovens. A hematita apresentou uma menor resistência à dissolução por redução em relação à goethita, exceto quando a última combinou baixa substituição por Al3+ e baixa cristalinidade. O fracionamento de populações heterogêneas de goethita pode ampliar a utilização deste óxido como mineral indicador ambiental e de processos pedogenéticos em solos poligenéticos, bem como possibilitar um melhor entendimento do comportamento químico e físico desses solos.

Potencialidade do sensor Worldview II na detecção de hematita e goethita em solos tropicais

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Geociências Aplicadas, 2016.

Mineralogical characterization of a highly-weathered soil by the Rietveld Method

The mineralogical characterization through mineral quantification of Brazilian soils by X-ray diffraction data using the Rietveld Method is not common. A mineralogical quantification of an Acric Ferralsol from the Ponta Grossa region, state of Paraná, Brazil, was carried out using this Method with X-Ray Diffraction data to verify if this method was suitable for mineral quantification of a highly-weathered soil. The A, AB and B3 horizons were fractioned to separate the different particle sizes: clay, silt, fine sand (by Stokes Law) and coarse sand fractions (by sieving), with the procedure free of chemical treatments. X-ray Fluorescence, Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry, Infrared Spectroscopy and Mössbauer Spectroscopy were used in order to assist the mineral identification and quantification. The Rietveld Method enabled the quantification of the present minerals. In a general way, the quantitative mineralogical characterization by the Rietveld Method revealed that quartz, gibbsite, rutile, hematite, goethite, kaolinite and halloysite were present in the clay and silt fractions of all horizons. The silt fractions of the deeper horizons were different from the more superficial ones due to the presence of large amounts of quartz. The fine and the coarse sand fractions are constituted mainly by quartz. Therefore, a mineralogical quantification of the finer fraction (clay and silt) by the Rietveld Method was successful.

Mineralogia de um latossolo vermelho distrófico submetido a diferentes manejos por 24 anos

Atualmente, procuram-se sistemas de manejo que preservem ou melhorem as qualidades do solo, tanto mineralógicas como orgânicas, priorizando maior produtividade. Este trabalho teve como objetivo verificar qualitativamente, por meio das técnicas de fluorescência de raios X, difração de raios X e infravermelho com transformada de Fourier, os efeitos provocados pela utilização dos manejos: plantio convencional, preparo mínimo e plantio direto, por 24 anos, na mineralogia de um Latossolo Vermelho distrófico de Ponta Grossa, PR. Não foram observadas mudanças significativas na mineralogia do Latossolo estudado, por meio das técnicas utilizadas, quanto aos diferentes manejos durante os anos de sua aplicação. Pôde-se verificar, qualitativamente, a presença dos minerais gibbsita, caulinita, haloisita, montmorilonita, hematita, rutilo, anatásio, goethita e quartzo.

Mineralogia e reserva de K de Cambissolos submetidos a diferentes manejos após derrubada e queima da floresta na Amazônia Meridional

As altas temperaturas ocorrentes durante a queima na floresta Amazônica podem induzir transformações mineralógicas da fração argila. Este trabalho objetivou avaliar as alterações mineralógicas nas frações areia, silte e argila e na reserva mineral de solos submetidos a diferentes manejos (11 anos de mata secundária, pastagem e café) após a derrubada e queima de floresta nativa situada na Amazônia Meridional, município de Cacoal (RO). Uma área de floresta nativa ombrófila densa, com mesma feição pedológica, foi dividida em quatro partes, sendo três áreas submetidas ao corte e à queima e posteriormente cultivadas. Em cada manejo, os perfis de solos foram descritos e amostras dos horizontes A, AB, B1, 2B2 e 2BC foram coletadas para as análises mineralógicas das frações argila, silte e areia (difratometria de raios X) e químicas da fração argila (extração de Fe com ditionito-citrato-bicarbonato - DCB e com oxalato de amônio - OA). Os teores de K não trocáveis foram determinados nas amostras de solo após extração com HNO3 1 mol L-1 fervente. Verificou-se o predomínio da caulinita na fração argila e alta reserva mineral de K nos solos, associada à ocorrência de mica nas frações argila, silte e areia. Os diferentes manejos não afetaram os teores de Fe2O3DCB e Fe2O3OA; por outro lado, o maior valor estimado para a relação entre os teores de goethita e hematita [Gt/(Gt+Hm)] na fração argila no horizonte A da floresta indica uma possível transformação parcial de Gt em Hm durante a queima da floresta para a implantação dos manejos mata secundária, pastagem e café.

A crosta laterítica ferro-titanífera da Vila Nova Colina e a lateritização no sul de Roraima

RESUMOCrostas lateríticas desenvolvidas sobre as rochas do embasamento do Escudo das Guianas (p.e. granitos da Suíte Intrusiva Água Branca) são reconhecidas na região de Vila Nova Colina, localizada ao sul do estado de Roraima. Os objetivos deste trabalho foram estudar as características minerais e geoquímicas dessas crostas lateríticas e avaliar a relação entre elas e as rochas da região, a fim de entender a evolução da lateritização e fornecer informações sobre seu potencial econômico. Este estudo compreende dados de petrografia, mineralogia e litogeoquímica de granitos, quartzo-hornblenda gabro e crostas lateríticas formadas a partir dessas rochas. Os granitos e o quartzo-hornblenda gabro desenvolveram, respectivamente, um tipo específico de crosta laterítica: (i) vermiforme ferruginosa com elevados teores de caulinita, goethita, hematita, magnetita e anatásio e maior concentração de Al2O3, Sc, Th, e Zr e, (ii) maciça ferro-titanífera com altos teores de magnetita, hematita, maghemita, goethita, caulinita, anatásio, gibbsita e ilmenita e de Fe2O3, TiO2, V e Cu. Cada tipo de crosta indica o efeito da lateritização na porção sul de Roraima e sua posição topográfica. O posicionamento topográfico mais elevado da crosta maciça (220 m) e sua composição mineralógica e geoquímica, indicam sua maturidade (isto é, precisou de mais tempo para ser formada) e, portanto relicto de uma fase erosiva na região, provavelmente associada a subsidência da bacia do Tacutu no Mioceno. Enquanto a crosta vermiforme em uma posição mais rebaixada (140 m) sem gibbsita, sugere que ela é mais jovem que a maciça e representa a lateritização imatura do Plio-Pleistoceno.

Materiales de interés tecnológico

Este es un proyecto que tiene por objetivo general dar continuidad a las investigaciones relacionadas a materiales de interés tecnológico que el Grupo Ciencia de Materiales de Fa.M.A.F lleva a cabo. Las diferentes líneas de trabajo se pueden agrupar en tres grandes temas: aceros y superaleaciones basadas en Fe y Ni; cerámicos magnéticos [filtros moleculares de sílice del tipo ZSM-5, MCM-41 y MCM-48 modificados con Fe, Co, Mn; hematita nanométrica] y aleaciones metálicas magnéticas [CoCu, nanohilos y multicapas de CoM y FeM (M= Pt y Pd); aleaciones de tipo Heusler Mn-Ni-Ga, aleaciones CoSiB y FeSiB nanoestructuradas ]. El primer tema apunta a la optimización de las propiedades mecánicas de aceros de medio carbono y baja aleación, de producción nacional y aptos para construcciones mecánicas, y al desarrollo de superaleaciones (Fe,Ni) de alta temperatura, para su aplicación en pequeñas Turbomáquinas Térmicas. En el caso de materiales magnéticos cerámicos y metálicos, el objetivo es la producción y el desarrollo de nanoestructuras novedosas, con propiedades especiales, de potencial uso en nano-dispositivos y nanotecnología en general. En todos los casos se plantea la producción del material de interés a escala laboratorio, con control de las variables del proceso, la caracterización de la microestructura resultante y sus propiedades relevantes. Luego se establecen las correlaciones proceso-microestructura y microestructura–propiedades y se formalizan en modelos para los diferentes mecanismos que operan tanto durante la etapa de proceso (modelos de solidificación, de deposición, de aleado mecánico) como los involucrados en las propiedades de interés (modelos de magnetización, transporte, deformación). En este esquema se busca optimizar las propiedades. El presente proyecto fortalecerá además el área Ciencia de Materiales en la Universidad Nacional de Córdoba, formando en el nivel de grado y posgrado a ingenieros y físicos en esta disciplina. En el área de materiales cerámicos magnéticas nos dedicaremos (en colaboración con CiTeQ-UTN-FRC) a la producción y caracterización de filtros moleculares de sílice de amplio uso en procesos de catálisis, modificados por la incorporación de especies magnéticas. La incorporación del material magnético se realizará mediante técnicas hidrotérmicas y de impregnación. Los composites obtenidos se estudiarán con dos propósitos: evaluar los efectos de la funcionalización magnética sobre el desempeño del filtro de sílice como catalizador de diferentes reacciones y describir las propiedades magnéticas de las pequeñas (2 a 5 nm) nanoestructuras encapsuladas en los poros. Se continuará con la producción y caracterización de partículas de ferritas, con propiedades determinadas a partir del control de los distintos parámetros que intervienen en la síntesis. En la línea de aleaciones metálicas magnéticas se estudiarán las aleaciones de Heusler, con memoria de forma magnetica, las aleaciones CuCo con magneto-resistencia gigante y las aleaciones (Co,Fe)SiB con magnetoimpedancia gigante. Se aplicará la técnica de melt spinning con dos rodillos, a la producción de estas aleaciones. En el caso de aceros de medio carbono el plan propuesto apunta a identificar los micromecanismos de deformación y fractura que pueden operar en estas microestructuras. Se realizará el "collar test" con el objetivo de propagar una grieta radialmente hacia el centro del collar y luego poder observar la sección de material que la contiene. Esta serie de experimentos y observaciones permitirán localizar el inicio de la grieta y avanzar sobre la determinación del tipo de partículas que actúan como intermediarios en la propagación. Se espera que estos antecedentes más los resultados metalográficos arrojen luz sobre los mecanismos de fractura del acero IRAM – IAS 15B41

Avaliação da estimativa de substituição de Fe por Al em hematitas de solos

Hematitas de nove solos e uma de itabirito foram tratadas com NaOH 5 mol L-1 e analisadas por difratometria de raios X (DRX), usando varredura escalonada (0,02°2θ/20 s). Determinaram-se o espaçamento d e as dimensões a0 e c0 da cela unitária. As amostras foram dissolvidas com ditionito-citrato-bicarbonato de sódio (DCB), para determinar os teores de Fe (Fe d) e Al (Al d). A substituição em Al foi estimada por DRX a partir de a0, usando-se regressões correntemente em uso, baseadas em hematitas sintetizadas a 25°C (Al25) e a 70°C (Al70). Ao parâmetro a0, variando de 0,50380 a 0,50200 nm, correspondeu uma amplitude de zero a 0,125 mol mol-1 Al d. Os valores estimados pela regressão entre a0 e Al d desviaram-se da regressão Al70 por -0,003 a +0,009 mol mol-1 Al, enquanto a regressão baseada em Al25 superestimou a substituição, em média, por 0,03 mol mol-1 Al. Os resultados indicaram que, para a estimativa da substituição de Fe por Al em hematitas de solos por DRX, a regressão estabelecida com hematitas sintetizadas a 70°C (Al mol mol-1 = 31,09 - 61,714a0) é a mais adequada.

Caracterização mineralógica, potencial de reserva e sustentabilidade agrícola de alguns sítios florestais de eucalipto da região do Vale do Rio Doce (MG)

Foram estudados alguns solos da região do Vale do Rio Doce (MG) em 1991, nos municípios de Ipatinga, Nova Era e Guanhães, provenientes de áreas de reflorestamento de Eucalyptus grandis. Selecionaram-se oito sítios florestais com solos de diferentes classes taxonômicas, e uma detalhada caracterização mineralógica e avaliação do potencial de reserva de nutrientes foram desenvolvidas. Os solos estudados foram mineralogicamente classificados como: caulinítico não-sesquioxídicos (2 e 5); caulinítico-sesquioxídico (1); gibbsítico-sesquioxídicos (4, 6 e 7); hematítico (3) e gibbsítico (8). Os principais argilominerais e óxidos de ferro e alumínio presentes nesses solos são caulinita, gibbsita, hematita, goethita e maghemita. A reserva mineral de médio a longo prazo para potássio é praticamente inexistente, estando presente, embora com baixa magnitude, nos solos 2 e 5, na forma de micas e feldspatos. As relações Ca-trocável/Ca-total e Mg-trocável/Mg-total exprimem baixa capacidade de reposição desses nutrientes nos solos estudados. Sugere-se a adição de nutrientes de acordo com os níveis críticos exigidos na implantação e manutenção do ciclo do eucalipto, em virtude da ausência de sustentabilidade desses sítios florestais em termos de reserva de nutrientes a curto, médio e longo prazos.

Química e mineralogia de solos derivados de rochas do Grupo Bambuí no norte de Minas Gerais

Perfis de solos representativos do Distrito Agroindustrial do Jaíba, norte de Minas Gerais, foram descritos morfologicamente, tendo sido suas amostras coletadas e analisadas química, física e mineralogicamente, com o fim de obter informações que contribuam para sua melhor exploração agrícola. Embora provenientes, em sua quase totalidade, de calcário do grupo Bambuí, e com aparente homogeneidade fisiográfica (relevo plano e floresta caducifólia), os solos apresentaram grande diversidade nesses aspectos. Mineralogicamente, observaram-se a ilita e a caulinita como minerais comuns, esta última presente mesmo em Vertissolo e Rendzina, solos com expressiva quantidade de carbonatos livres. A presença de esmectita no Vertissolo, na Rendzina e no Cambissolo de argila de atividade alta indica que a escassez de chuva, a riqueza do material de origem e sua superficialidade em topografia plana dificultam a saída de sílica e bases do sistema, favorecendo a formação de esmectita. Tal mineralogia, associada à sazonalidade climática, parece responsável pelo fendilhamento expressivo desses solos no período seco. Os solos apresentam cores variadas: solos vermelhos e vermelho-amarelados, graças à presença de hematita e goethita, referem-se principalmente aos Latossolos situados em posições ligeiramente mais elevadas na paisagem, dispondo de melhor drenagem; amarelos e bruno-amarelados, normalmente situados em áreas mais deprimidas, que, aliados à superficialidade e massividade do material de origem, restringem a drenagem, favorecendo a gênese da goethita e levando à formação de concreções ferro-manganosas em quantidades expressivas; nestes ambientes, foram constatados Cambissolos de argila de atividade alta (Ta) e baixa (Tb), Vertissolos ou solos com características vérticas, também brunados, e Rendzina. A baixa relação Fe o/Fe d (ferro oxalato/ferro ditionito) revelou predomínio de óxidos mais cristalinos. Os solos eutróficos e epieutróficos (distróficos ou álicos), com baixos teores de Na e relevo dominantemente plano e suave-ondulado, confirmam a grande potencialidade agrícola da área, sobretudo sob irrigação. A diversidadade das características químicas, físicas e mineralógicas dos solos, entretanto, aponta variações de comportamento frente ao uso agrícola, indicando adequações diferenciadas de práticas de manejo.

Caracterização micropedológica de alguns solos da Zona da Mata Mineira

Realizou-se o estudo micromorfológico de oito solos da Zona da Mata Mineira, incluindo um Latossolo Una, dois Podzólicos Vermelho-Escuros, dois Brunizéns Avermelhados, uma Terra Roxa Estruturada, um Vertissolo e um Podzólico Vermelho-Amarelo câmbico. Após coleta, impregnação, polimerização e preparo de seções finas, estas foram analisadas por microscopia óptica para estudo micropedológico, caracterizando a microestrutura, porosidade, esqueleto, organização do plasma e estruturas associadas, com destaque para a argila iluviada. Em adição, análises em microscópio eletrônico de varredura da superfície de agregados foram realizadas em agregados individualizados. O horizonte B do Latossolo estudado apresenta forte microestrutura com influência de atividade biológica, que tende a coalescer intensamente em profundidade e torna-se apédico no saprolito, separado por cascalheiro de quartzo. Nódulos de hematita em processo de degradação foram observados, indicando o processo atual de goethização dos solos, notadamente no Vertissolo e no Latossolo Una. O estudo micromorfológico evidenciou solos com Bt que apresentaram cerosidade forte em observação macroscópica e não a evidenciaram claramente em microscópio, sendo esse fato mais marcante nos solos mais vermelhos. Solos com Bt mais amarelados mostraram cerosidade fraca no campo, com correspondente detecção de cutãs iluviais em microscopia óptica. O Podzólico Vermelho-Amarelo câmbico, com cerosidade fraca e comum no campo, não teve sua presença confirmada em nível microscópico, evidenciando seu caráter câmbico. Esse solo evidencia nódulos de hematita circundados por gibbsita, o que poderia contribuir para explicar a manutenção dos altos teores de óxidos de ferro desses solos. A não-confirmação, ao microscópio, da cerosidade descrita em campo nos solos com Bt indica a necessidade da intensificação de estudos (descrição x micropedologia) na tentativa de melhor aferição e consistência de resultados.