Calcinação a 1000°C

As Figuras 4.16 e 4.17 mostram as micrografias do óxido misto calcinado a 1000°C.

(a) (b)

Figura 4.17 – MEV do óxido misto de Nb e Ta calcinado a 1000°C com taxa de aquecimento de 10°C.min-1 durante 5h, aumentadas em (a) 30000x e (b) 45000x.

(a) (b)

Figura 4.18 – MEV do óxido misto de Nb e Ta calcinado a 1000°C com taxa de aquecimento de 10°C.min-1 durante 10h, aumentadas em (a) 30000x e (b) 45000x.

Capítulo 4 – Resultados e Discussões 70

Tiago Fernandes de Oliveira, Outubro/2016

Pode-se observar que o produto resultante da calcinação do material hidratado apresenta, assim como nos tratamentos térmicos anteriores, aglomerados de partículas de tamanho pequeno, e nesse caso, de porosidade não muito definida. É possível observar morfologia não muito definida, porém com tendência a aglomerados esféricos. No óxido calcinado por um período de 10 horas, podem-se perceber aglomerados de partículas de tamanhos levemente menores, o que pode ser confrontado com os resultados já reportados, e alguns pontos com morfologia tetraédrica, em função da mudança de fase nos óxidos ocorrida durante o tratamento térmico.

A microanálise química por energia dispersiva (EDS) foi realizada para o material calcinado por um período de 5 horas na área representada na Figura 4.18.

Figura 4.19 – MEV do óxido misto de Nb e Ta calcinado a 1000°C com taxa de aquecimento de 10°C.min-1 durante 5h – área circular

Foi confirmada a tendência observada nas calcinações anteriores, de que com o aumento da temperatura o percentual de oxigênio presente na estrutura aumenta, indicando a formação de novas fases e estruturas cristalinas de óxido formadas com a elevação da temperatura de 800°C a 1000°C, de acordo com o que mostram as análises de difração realizadas. O percentual elementar na composição da estrutura pode ser observado na Tabela 4.14.

Capítulo 4 – Resultados e Discussões 71

Tiago Fernandes de Oliveira, Outubro/2016

Tabela 4.14 - Percentual dos elementos constituintes do óxido mistode Nb e Ta calcinado a 1000°C com taxa de aquecimento de 10°C.min-1 durante 5h por EDS – área circular.

Elemento Peso % Peso % σ Atômico %

Oxigênio 37,02 4,0 81,22

Nióbio 35,69 1,1 13,48

Tântalo 27,28 0,8 5,29

A Figura 4.19 mostra a área utilizada na análise de EDS para o óxido calcinado a 1000°C por 10 horas.

Figura 4.20 – MEV do óxido misto de Nb e Ta calcinado a 1000°C com taxa de aquecimento de 10°C.min-1 durante 10h – área circular

Foi possível aferir que houve elevação no percentual de metais e redução significativa no percentual de oxigênio em sua estrutura. Tal comportamento se deve a redução do pentóxido de nióbio a NbO2, com estrutura tetragonal, evidenciado no DRX por pequenos

Capítulo 4 – Resultados e Discussões 72

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Tabela 4.15 - Percentual dos elementos constituintes do óxido mistode Nb e Ta calcinado a 1000°C com taxa de aquecimento de 10°C.min-1 durante 10h por EDS – área circular.

Elemento Peso % Peso % σ Atômico %

Oxigênio 12,99 2,1 52,94

Nióbio 46,00 1,4 32,28

Tântalo 41,01 1,2 14,78

De acordo com a análise de BET, as áreas superficiais e volumes de poro dos óxidos mistos de Nb e Ta calcinados a diferentes temperaturas e condições foram compiladas na Tabela 4.16.

Tabela 4.16 – Área superficial BET (m2/g), Volume de poros BJH (cm3/g)

T(°C)/t(h)/taxa(°C.min-1) Área Volume

800/5/10 9,79 0,041

800/5/5 11,37 0,037

900/5/10 11,92 0,026

1000/5/10 6,30 0,017

1000/10/10 7,91 0,019

Confrontando com os dados de tamanho de cristal obtidos pelo modelo de Scherrer, os valores se mostraram coerentes, havendo, portanto, redução da área superficial com consequente diminuição de porosidade do óxido com o aumento gradual da temperatura a uma mesma taxa de aquecimento (10°C.min-1) e tempo de calcinação (5h), com exceção da temperatura de 900°C, que apresentou valores de área maiores que a 800°C. Observa-se ainda um aumento da área superficial do material quando a taxa de aquecimento utilizada é de 5°C.min-1 em função de uma pequena diminuição no tamanho de seus cristais, o que já foi observado anteriormente nas micrografias. O aumento do tempo de calcinação, de 5h para 10h, durante o tratamento térmico a 1000°C, provocou pequena elevação na área superficial do material, em função da diminuição do tamanho de seus cristais, como já bem observado nas micrografias apresentadas.

Capítulo 5

Conclusões

Capítulo5 – Conclusões 74

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5 Conclusões

O objetivo principal deste trabalho foi alcançado, obtendo-se óxido misto de nióbio e tântalo com elevado grau de pureza.

Pode-se verificar a necessidade da etapa de fusão alcalina de modo a fazer a abertura química do mineral e assim solubilizar seus óxidos.

Foi verificado que o processo de purificação do mineral columbita/tantalita com ácido clorídrico obteve sucesso no tocante a eliminação dos óxidos de ferro e manganês, em sua maioria, presentes no mineral de partida, porém ineficaz, na concentração, temperaturas e tempos de lixiviação testados, na eliminação da cassiterita (SnO2).

Obteve-se sucesso no processo de retirada do estanho remanescente com a lixiviação com HF e H2SO4, uma vez que não foram detectados traços e fases deste elemento ou de seus

compostos por meio das técnicas de caracterização e quantificação utilizadas nos materiais obtidos.

Óxidos mistos de Nb e Ta foram calcinados a 800°C, 900°C e 1000°C, podendo-se avaliar o comportamento e evolução das fases estruturais com o avanço da temperatura e ainda obter o tamanho de cristalito para esses materiais. Conclui-se que houve obtenção de pentóxidos de nióbio e tântalo em suas fases hexagonal a 800°C, surgimento de fase ortorrômbica destes mesmos óxidos a 900°C, e aparecimento de picos intermediários de óxido de nióbio com estrutura monoclínica a 1000°C.

Foi verificado que a taxa de aquecimento, avaliada para calcinações a 800°C, não apresentou influência na formação de fases estruturais dos óxidos nem em sua morfologia, mas apresentou influência no tamanho médio de cristais e na área superficial dos materiais formados, obtendo-se materiais com maior área superficial BET e menor tamanho de partícula, segundo o modelo de Scherrer. A elevação do tempo de aquecimento apresentou influência na redução do óxido de nióbio a NbO2 e na elevação da área superficial.

Como sugestão para trabalhos futuros, propõe-se a realização da cinética de remoção dos óxidos do mineral base columbita/tantalita, seguindo a metodologia empregada para sua purificação empregada neste trabalho, e estudar a empregabilidade dos óxidos mistos obtidos tanto em reações catalíticas como na composição de materiais industrialmente aplicáveis.

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Tiago Fernandes de Oliveira, Outubro/2016

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