Estudo de rota de beneficiamento de pirita para potencial aplicação em células solares

Abstract

Células solares são dispositivos que convertem energia solar em elétrica por intermédio do efeito fotovoltaico, observado em semicondutores como a pirita (FeS2). Por seu band gap de 0,95 eV e sua coloração escura, que favorece a absorção de luz, esse mineral desperta o interesse de pesquisadores que buscam materiais semicondutores alternativos ao silício. Apesar de seu potencial como matéria-prima para diferentes segmentos da indústria, quando a pirita provém da mineração do carvão, é tratada como rejeito e sua disposição culmina em problemas ambientais para as regiões carboníferas. Diante desses fatos, elevar o grau de pureza do rejeito piritoso, objetivo deste trabalho, aumentando seu teor de dissulfeto de ferro, fortalece a possibilidade de transformá-lo em subproduto de maior valor agregado, inclusive para o setor de dispositivos fotovoltaicos. Considerando as análises das impurezas presentes na pirita da região sul catarinense, sugeriu-se uma rota de beneficiamento baseada em separação por densidade em bromofórmio e lixiviações sucessivas em água e solução de solvente orgânico. Aplicaram-se metodologias estatísticas para definição dos parâmetros de lixiviação e a eficiência do processo foi avaliada e comprovada por fluorescência de raios X (FRX), análise elementar (CHNS/O), difratometria de raios X (DRX) e espectrometria de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Suas propriedades elétricas classificam as piritas in natura e concentrada como semicondutoras. O beneficiamento extraiu impurezas como calcita, quartzo, presente na fração argilosa e arenosa, e sulfato ferroso, elevando a condutividade do rejeito em aproximadamente uma ordem de grandeza. As metodologias propostas não removeram óxidos de ferro, que contribuíram para o band gap de 1,7 eV, dentro da faixa considerada ideal para células solares.