Estudo cinético da redução de minério de columbita com hidrogênio

Abstract

Uma estratégia para a metalurgia de extração de tântalo e nióbio é concentrar esses elementos de interesse, neste caso, pela remoção do ferro. Uma rota que pode ser de interesse é a aplicação de redução direta, a redução de óxido de ferro a ferro metálico usando um gás redutor. Por essa via, o ferro presente no minério (na forma de hematita e, portanto, não magnético) pode ser reduzido a ferro metálico ou magnetita (magnético), que pode ser removido por um processo de separação magnética. Neste estudo uma certa quantidade de amostra de minério de columbita foi submetida a um estudo cinético variando a temperatura nas quais foram 900ºC,1000ºC e 1100ºC por meio de uma atmosfera contendo uma mistura de gases com 5% de H2 e 95% de He atuando como agente redutor da reação. As caracterizações foram realizadas por meio de análises térmicas, difração de raios-x , distribuição do tamanho de partícula e de área superficial. A análise cinética foi feita a partir da perda de massa obtida na termobalança, e foram adotadas equações cinéticas da literatura para desenvolvimento do modelo. Pretendeu-se ao fim determinar os mecanismos controladores e a energia de ativação da reação de redução que foram difusão bidimensional com uma energia de ativação aparente de 23,98 kJ/mol. Foi possível comprovar também que a amostra ficou magnética através de um eletroímã.