Produção de fertilizantes potássicos e fosfatados por meio de processos térmicos e químicos e avaliação da eficiência agronômica - Santos, Wedisson Oliveira (2015)
A presente tese trata-se de estudos relacionados ao desenvolvimento de fertilizantes utilizando processos térmicos e químicos, e avaliações agronômicas. Para o trabalho 1, uma rocha silicatada potássica, chamada verdete (RV) foi calcinada na presença e ausência de um agente fundente (AF), o CaCl 2 .2H 2 O, variando a temperatura de calcinação e proporção (m m -1 ) AF/RV, objetivando a produção de um fertilizante potássico solúvel. Foram medidos os teores de K solúveis em água e investigadas transformações minerais por meio de difração de raios X (DRX) ou do ambiente molecular do K, por meio de espectroscopia de absorção de raios X (XAS). Demonstrou-se que a RV tem baixa solubilidade em água, entretanto quando calcinada em condições ótimas de temperatura (850 o C) e proporção (m m -1 ) AF/RV (1.7) é possível extrair em água até 95% (m m -1 ) do K total da rocha. De acordo com a análise de Potassium K-edge XANES, a formação de silicato de potássio de baixa cristalinidade (bc- K 2 SiO 3 ) é linear positiva com o aumento da temperatura até 1100 o C, já a formação de KCl é otimizada a 850 o C. Os teores de K extraídos em água diminuíram de 900 para 1100 o C, e a análise Linear Combination Fitting analysis (LCF) indicou diminuição da espécie KCl (elevada solubilidade) e aumento da proporção de bc-K 2 SiO 3 (baixa solubilidade), sugerindo a conversão de formas solúveis de K em fases vítreas de baixa solubilidade. Elevados resíduos da análise LCF, de até 0,04, indicam a formação de desconhecidas espécies de K, que não foram utilizadas como padrões para essa análise. Para o segundo trabalho, fosfatos naturais oriundos de Patos, Araxá e do Perú (Bayóvar) reagiram com diferentes concentrações de efluente ácido (EA). Teores solúveis de P em água, ácido cítrico e em citrato neutro de amônio, comprovaram o aumento da solubilização desses fosfatos com o aumento da concentração de EA. Entretanto, para o fosfato de Patos, ajustes quadráticos revelaram que o EA promoveu maior extração de P em concentrações entre 40 e 60% (v v - ). Análises de Phosphorus K-edge XANES e DRX mostraram que ao longo da dissolução da apatita, com o aumento da concentração do EA, ocorre formação de sulfatos de cálcio (DRX) e espécies de P mais solúveis (XANES), como fosfato tricálcico amorfo, fosfato dicálcico, fosfato monocálcio e fosfato de ferro amorfo. Análise na pré-borda do P (~2148 eV) mostra que a formação de fosfatos de ferro (III) é progressiva com o aumento da concentração do efluente. Adicionalmente, a suavização da pós-edge (~ 2155 eV) com o aumento da concentração do efluente, confirma a formação de espécies de P menos rica em Ca. Para o trabalho 3, foram produzidos fertilizantes potássicos por meio de calcinação e ataque ácido da RV, utilizando cloreto de cálcio como AF e o EA de indústria metalúrgica, respectivamente. Caracterizações mineralógicas da RV calcinada (VC) e acidificada (VA) confirmaram a formação de minerais potássicos solúveis, a sylvita (KCl) e a arcanita (K 2 SO 4 ), respectivamente. Foram realizados ensaios em casa de vegetação utilizando milho (Zea mays L.), capim (Panicum maximum cv. Mombaça), e eucalipto (clone I144) como plantas teste. Como fontes de K, utilizou-se a RV, VC, VA e o KCl. A RV mostrou-se ser pouco reativa, com insignificante efeito nos cultivos de milho e eucalipto. Entretanto, pequeno efeito residual foi observado no cultivo de capim, subsequente ao milho. De forma geral, as performances do VC e VA em termos de absorção de K pelo milho, capim e eucalipto foram equivalentes ou superiores ao KCl. Os resultados obtidos com essa tese mostram que é possível obter fertilizante potássico com eficiência agronômica equiparável ao KCl, a partir do reaproveitamento de um resíduo e exploração de uma rocha silicatada. A calcinação mostrou-se mais eficaz que a acidificação da RV, entretanto estudos de viabilidade econômica com tais processos são necessários. A reutilização do EA na solubilização de fosfatos naturais parece ser promissora, diante do expressivo aumento de reatividade dos fosfatos de Araxá, Patos e Bayóvar alcançados com a acidificação. Entretanto, estudos com plantas são necessários para a comprovação da eficácia desses produtos como fertilizantes.