Aplicação de nanopartículas superparamagnéticas na tecnologia de terras raras

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Almeida, Sabrina da Nóbrega
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Enriquecimento de terras raras; Magnetic nanohydrometallurgy; Nanohidrometalurgia magnética; Rare earth enrichment; Rare earth separation; Separação de terras raras
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-08022019-093933/

As Terras Raras (TRs), particularmente a série dos lantanídios, são consideradas elementos estratégicos da tecnologia moderna devido ao seu papel essencial na catálise petroquímica, lasers, materiais luminescentes, e na fabricação de superimãs necessários para conversão de energia em carros elétricos e geradores eólicos. Atualmente, o comércio internacional de TRs é dominado pela China (> 90%). O Brasil apresenta um enorme potencial em termos de reservas de TRs, mas o país ainda carece de uma tecnologia competitiva para o processamento mineral, incluindo a separação e produção de elementos. Processos hidrometalúrgicos baseados na extração por solvente e troca iônica são normalmente empregados pelos produtores, mas os processos são bastante caros e poluentes, envolvendo centenas de reatores e colunas para superar as propriedades químicas muito similares dos elementos. Esta tese relata uma tecnologia alternativa verde chamada Nanohidrometalurgia Magnética (NHMM), que faz parte dos nossos esforços para introduzir a nanotecnologia na área mineral. A tecnologia é baseada em nanopartículas superparamagnéticas, previamente projetadas com um revestimento protetor e um agente complexante específico, como o DTPA, para sequestrar os elementos estratégicos da solução lixiviada. NHMM permite a captura e processamento de elementos metálicos diretamente a partir de solução aquosa, sem empregar solventes orgânicos. Depois de confinar o elemento com o uso de um ímã externo (Nd2Fe14B), ele pode ser facilmente separado da mistura e liberado pela aplicação de condições ácidas leves, enquanto as nanopartículas magnéticas retornam ao processo, para um novo procedimento em lote. Na escala laboratorial, todo o procedimento pode ser realizado no mesmo reator, cumprindo, além das instalações de processamento e recuperação, os requisitos mais importantes da Química Verde. Esta tese foi concentrada na extração e separação de elementos de lantanídios da monazita. Um estudo detalhado termodinâmico e cinético foi realizado para compreender o processo. O intrigante comportamento magnético das nanopartículas magnéticas revestidas de lantanídios também foi investigado, fornecendo um ensaio crítico de seu comportamento magnetoforético em solução aquosa. O comportamento magnetoforético das nanopartículas superparamagnéticas permitiu monitorar sua interação direta com os íons lantanídeos, ilustrando uma nova perspectiva no processo de separação.