Viabilidade de obtenção de sulfato ferroso a partir de lamas de aciaria.

Abstract

As lamas de aciaria são resíduos gerados globalmente em grandes quantidades nas indústrias siderúrgicas integradas, sendo caracterizadas pela presença de certos contaminantes, impossibilitando, na maioria das vezes, a sua reutilização direta e tornando-as um resíduo de gerenciamento problemático. Nesse sentido, o presente trabalho tem por pressuposto a avaliação do potencial de recuperação de ferro proveniente de tais resíduos para produção de sulfato ferroso (FeSO4). Para isso, definiu-se a rota de obtenção do subproduto de interesse a partir de uma lixiviação ácida utilizando-se ácido sulfúrico como agente lixiviante, promovendo, posteriormente, a precipitação do sulfato ferroso através da adição de álcool etílico absoluto. Para tal, empregou-se uma otimização multivariada que consistiu de estudos de triagem a partir do Planejamento Fatorial Completo 2³, seguido de uma otimização a partir do Central Composite Design (CCD) e do Planejamento Doehlert. Os resíduos apresentaram elevados teores de ferro, observando-se a predominância da espécie de interesse – Fe(II), sendo constituídos majoritariamente por partículas com granulometria inferior a 0,5 mm. A lama grossa apresentou um teor de ferro total (FeT) de 81,02% e um teor de Fe(II) de 80,17%, enquanto a lama fina apresentou um teor de FeT e Fe(II) de 45,62% e 41,43%, respectivamente, com todos os teores expressos em massa. O tempo de lixiviação e a concentração da solução de ácido sulfúrico (H2SO4) apresentaram efeitos significativos sobre a extração de Fe(II). Por meio do CCD foi possível lixiviar toda a fração de Fe(II) contida na lama grossa, obtendo-se um teor de Fe(II) de cerca de 80% no lixiviado, utilizando-se, para isso, de um tempo de 179 minutos, 1,0 g de resíduo (L/S = 50) e uma solução de H2SO4 33% (v/v). De posse da condição ótima de lixiviação de ferro, determinou-se a condição otimizada do processo de precipitação de sulfato ferroso, verificando-se a incompatibilidade entre o ponto ótimo de lixiviação e o ponto ótimo de precipitação de sulfato ferroso. O Planejamento Doehlert foi capaz de construir um modelo mais robusto, uma vez que os perfis elaborados pela função desejabilidade apresentaram uma melhor predição para as variáveis resposta, obtendo-se a seguinte condição otimizada: solução de H2SO4 20% (v/v), tempo de lixiviação de 200 min., 7,00 g de resíduo e 110 mL de álcool etílico absoluto, produzindo 19,5961 g de FeSO4.7H2O (rendimento de 70,79%). No que se refere à lama fina, foram alcançados maiores rendimentos utilizando-se menores tempos de lixiviação, o que provavelmente se deve à sua menor granulometria assim como sua composição (presença predominante de FeO), favorecendo o processo de extração de Fe(II). Tais resultados foram obtidos por meio da utilização do Planejamento Doehlert, produzindo-se 13,0618 g de FeSO4.7H2O e um elevado rendimento (90,51%) a partir da seguinte condição otimizada: solução de H2SO4 13% (v/v), tempo de lixiviação de 140 min., 7,00 g de resíduo e 120 mL de álcool etílico absoluto. Por fim, realizou-se uma caracterização qualitativa das amostras de FeSO4 proveniente de lama grossa por meio de Difração de Raios X (DRX), verificando-se a presença de sulfato ferroso heptahidrado (FeSO4.7H2O), subproduto de interesse. Dessa maneira, notou-se que a rota química proposta possibilitou a obtenção de rendimentos satisfatórios para o processo de produção de sulfato ferroso, tanto para lama grossa quanto para lama fina, salientando-se o potencial de aplicação industrial do processo otimizado.