Reciclagem de catalisador petroquímico a base de óxido de cobalto misto. - Garjulli, Franco (2021)
Catalisadores heterogêneos são comumente formados por metais ou óxidos metálicos associados a componentes estruturais. Em alguns casos, todo o catalisador pode ser estruturado do mesmo material, é o caso dos catalisadores nanoestruturados de óxido de cobalto. O cobalto é um metal crítico que apresenta risco de fornecimento primário e, portanto, o estudo de fontes de obtenção secundária e sua reciclagem são interessantes. Catalisadores exauridos de óxidos de cobalto apresentam em sua composição, além dos óxidos de cobalto, material residual do processo que catalisou, como óleos orgânicos ou fuligem. Sendo assim, esse trabalho se propôs a estudar um processo de reciclagem deste resíduo para a obtenção de cobalto metálico. Para tanto, foi feita a caracterização do resíduo e o estudo de rotas de redução para o cobalto, contemplando o estudo da cinética dessas reações. O catalisador é formado pela mistura de óxidos de cobalto (II) e misto (CoO.Co3O4) que correspondem a 98,9% da sua massa, o restante é umidade e matéria orgânica que correspondem a 0,4% e 0,7%, respectivamente. O processo de redução acontece em duas etapas, na primeira o cobalto (III), presente no óxido misto, reduz a cobalto (II) e na segunda o cobalto (II) reduz a cobalto metálico. Outros fenômenos térmicos que afetam a velocidade da redução são: a sinterização do catalisador que ocorre a partir de 700°C e a decomposição do óxido misto a óxido (II) que ocorre a partir de 900 °C. O primeiro redutor utilizado foi uma mistura de hidrogênio (5%) e argônio (95%), que foi estudado na faixa de 300 até 700°C e vazões de 2,5 até 13,5 mL/min, tendo seu melhor resultado a 500°C e 13,5 mL/min, com tempo para redução completa de 30 min. O segundo redutor foi uma mistura de monóxido de carbono (10%) e dióxido de carbono (90%), numa faixa de temperatura de 550 até 900°C e vazões de 5 até 15 mL/min. Para avaliação das reduções com monóxido de carbono, os ensaios foram divididos em dois grupos 550-650°C e 700-900°C devido à sinterização. O estudo cinético, através do método do tempo reduzido, foi feito para cada uma das reações. Tendo como mecanismo de controle para ambas, difusão na camada sólido-gás. Não foi possível realizar o estudo cinético no grupo de 700-900°C com monóxido de carbono, uma vez que a decomposição do óxido tem uma cinética totalmente diferente das reduções. Todo o material oriundo da redução foi analisado por microscopia eletrônica de varredura e difração de raios-X, não mostrando sinais de óxidos ou carbono precipitado, sendo, portanto, cobalto metálico.