Produção de sulfato ferroso a partir de frações residuais piritosas por ozonização em meio ácido

Abstract

A mineração de carvão é uma atividade de grande importância econômica, especialmente na região sul do Brasil, onde ocorre a geração de grandes volumes de resíduos de mineração contendo pirita (FeS2). Esses resíduos de mineração, quando expostos ao ambiente, promovem a geração de drenagem ácida de mina (DAM), um dos mais graves passivos ambientais associados à atividade mineradora. Diante desse cenário, este trabalho investiga uma rota alternativa e sustentável para o reaproveitamento desse resíduo, com foco na obtenção de sulfato ferroso (FeSO4), composto de amplo uso industrial, agrícola e ambiental. A proposta metodológica se baseou na oxidação do composto piritoso utilizando ozônio (O3) em meio aquoso. Inicialmente, foram conduzidos testes em reator convencional, com tempos de reação entre 1 e 8 horas. No entanto, os resultados obtidos foram insatisfatórios, indicando limitação cinética e passivação superficial das partículas. Como solução, adotou-se a ozonização assistida por moagem de alta energia, com experimentos variando o tempo (0,5 a 2,0 h), pH inicial, tamanho de partículas, e tipo de esfera de moagem. Foram adicionados ácido sulfúrico e ferro metálico como reagentes auxiliares. A caracterização dos produtos e resíduos foi realizada por DRX, FRX, análise térmica (TG/DSC), espectroscopia Mössbauer e titulação redox com KMnO4. Os resultados indicaram a formação de melanterita (FeSO4·7H2O) como principal produto cristalizado na reação com ozônio, e rozenita quando o oxidante utilizado foi o oxigênio concentrado, indicando maior seletividade e desempenho reacional do ozônio em comparação ao oxigênio concentrado. Observou-se ainda uma cinética de depleção de ozônio com ordem de reação aproximada de 1,2, auxiliando na estimativa da dosagem ideal. Adicionalmente, foram realizados testes de cristalização da solução reacional, com resultados satisfatórios na obtenção de sulfato ferroso sólido, e propostas futuras incluem a conversão do produto obtido em sulfato de amônio, visando sua inserção na cadeia de fertilizantes. O estudo demonstrou que a ozonização da pirita representa uma rota promissora para o aproveitamento de resíduos de mineração, aliando eficiência técnico-científica, viabilidade econômica e sustentabilidade ambiental.