Controle de qualidade de bauxitas gibbsíticas: predição dos parâmetros AvAl2O3 e RxSiO2 a partir de dados difratométricos por reflexão e transmissão utilizando estatística multivariada

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: MELO, Caio César Amorim de
• Orientador(a): PAZ, Simone Patrícia Aranha da
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Pará
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia
• Departamento: Instituto de Tecnologia
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Bauxita; Alumina Aproveitável; Sílica Reativa; Análise de Componentes Principais (PCA); Regressão por Mínimos Quadrados Parciais (PLSR)
• Palavras-chave em Inglês: Partial Least Squares Regression (PLSR); Bauxite; Available Alumina; Reactive Silica; Principal Component Analysis (PCA)
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
• Link de acesso: http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/13215

Atualmente, métodos tradicionais de química úmida são usados para controle de qualidade de bauxitas. Tais métodos quantificam indiretamente os teores de gibbsita e caulinita como alumina aproveitável (AvAl2O3) e sílica reativa (RxSiO2), respectivamente, e são caros e demorados. Com o objetivo de obter um método rápido e confiável para estimar esses parâmetros como alternativa aos métodos atuais de química úmida, neste trabalho avaliou-se o uso de estatísticas multivariadas – Regressão por Mínimos Quadrados Parciais (PLSR) em dados de DRX de bauxitas brasileiras. Os difratogramas de raios-X foram coletados nos modos reflexão e transmissão, e os dados coletados por cada um desses tratamentos foram comparados com relação à qualidade dos modelos PLSR construidos. O método foi otimizado por meio da Análise de Componentes Principais (PCA) e Planejamento Fatorial de Experimentos (DOE), dos quais pode-se identificar outliers, agrupar amostras em três grupos com similaridades mineralógicas (C1, C2 e C3), e obter parâmetros otimizados de coleta e pré-tratameto dos difratogramas. Os melhores resultados foram obtidos utilizando o modo de coleta do difratograma por reflexão, reduzindo o range para 13º – 34º 2θ, aumentando o tamanho do passo de 0,026º para 0,065º, e utilizando autoescalonamento dos dados. Essas condições de coleta, embora não ideais para a maioria das aplicações de DRX, proporcionaram tanto uma melhor precisão dos modelos predivos de AvAl2O3 e RxSiO2 quanto uma redução no tempo de coleta (~ 40 segundos). Os resultados demonstraram que a precisão obtida ficou dentro dos limites aceitáveis industrialmente no controle de qualidade das bauxitas gibbisíticas (AvAl2O3 = 0,49% e 0,83%, e RxSiO2 = 0,32% e 0,23%, respectivamente para amostras dos grupos C1 e C2). A predição não foi satisfatória apenas para amostras de bauxitas marginais (agrupadas majoritariamente em C3). A coleta de DRX por transmissão permitiu a eliminação do efeito de orientação preferencial, porém, a precisão do modelo foi aceitável apenas para amostras de C1. Em comparação com o método tradicional por química úmida, o método proposto se mostrou mais rápido, fácil de implementar e executar as análises, exige menos espaço e mão de obra de laboratório, além de não ser necessário reagentes químicos. Além disso, com a implementação da difratometria de raios-X em laboratórios de controle da indústria da bauxita e alumina, é possível acompanhar a mineralogia do minério que alimenta o processo Bayer e, portanto, estar ciente de como variações na composição mineralógica podem impactar o processo. Sendo valido ressaltar que tais informações são desconhecidas controlando apenas os parâmetros químicos.