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Título [PT]: Atributos mineralógicos e cinética da transformação térmica de Al-maghemitas (y-Fe2- xAlxO3) em Al-hernatitas (a-Fe2-xAlxO3)
Título [EN]: Mineralogical attributes and kinetic of thermal transformation from synthetic Al-maghemites (γ-Fe2-xAlxO3) into Al-hematites (α-Fe2-xAlxO3)
Autor(es): Adriele Galeti Nonaka
Palavras-chave [PT]:

Maghemitas. Hematitas. Transformação térmica. Substituição isomórfica. Solos. Mineralogia. Óxido de ferro. Sintético. Minerais. Química. Análise. Cinética de transformação. Solos. Alumínio. Difração de raios-X (DRX). Análise térmica diferencial (ATD). Microscopia eletrônica de varredura (MEV). Rietveld. Cor. Magnetismo. Brasil.

Iron oxides. Isomorphic substitution. XRD. DTA. SEM. Rietveld. Color. Magnetism. Brazil.

Antonio Carlos Saraiva da Costa [Orientador] - UEM José Marques Júnior - UNESP Marcelo Augusto Batista - UEM

Resumo: A maghemita (γ-Fe2O3) e a hematita (α-Fe2O3) são importantes óxidos de ferro nos solos brasileiros derivados do basalto. Maghemita pode se transformar em hematita quando exposta a altas temperaturas. No entanto, a substituição isomórfica (SI) (por exemplo, com Al³+) pode influenciar este processo. Além disso, os óxidos de Fe são os principais agentes pigmentantes e de magnetização nos solos das regiões tropicais, onde o intemperismo é mais intenso e é comum a presença de Al. Estudou-se a cinética da transformação térmica de maghemitas sintéticas em hematitas, influenciada pela presença de Al e pelo tempo de exposição ao aquecimento. Maghemitas com diferentes graus de SI por Al (0,0, 1,0, 2,0, 2,9, 3,8, 5,6, 6,7, 10,0, 12,0 e 17,1 mol% Al) foram submetidas à temperatura de 500ºC ± 10°C por 0, 5, 10, 16, 64, 128, 192, 360, 720, 2160, 3600, 5040 e 6480 minutos. As amostras foram analisadas por meio da Difração de Raios-X (DRX), Análise Térmica Diferencial (ATD) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Foram determinados os teores totais de Fe e Al e os teores de Fe e Al extraídos por uma solução de Mehlich-1 por meio da Espectroscopia de Absorção Atômica (EAA). A cor das amostras foi determinada segundo a escala de Munsell. Determinou-se também a susceptibilidade magnética com base em massa (χBF) e a frequência-dependente da susceptibilidade magnética (χFD). Os difratogramas de raios-X foram analisados pelo método de refinamento de Rietveld e a quantificação de maghemita e hematita foi feita utilizando o refinamento de Rietveld (1969) e o método proposto por Sidhu (1988). Os valores de SI obtidos pela EAA foram superiores aos divulgados pelo fornecedor das amostras de maghemita. Os modelos de cinética obtidos pelo refinamento de Rietveld foram mais bem ajustados quando comparados ao método de Sidhu. A SI de Fe por Al aumentou a temperatura crítica e o tempo necessário para a transformação de maghemita em hematita, reduziu os parâmetros da cela unitária e os valores de diâmetro médio do cristalito (DMC) para a maghemita. Para as hematitas, somente a dimensão c e o DMC diminuíram com o aumento da SI. O teor de Fe disponível em Mehlich-1 para as maghemitas e para as hematitas diminuiu com o aumento da SI, e o conteúdo de Al aumentou. Todas as amostras analisadas apresentaram matiz YR. A proporção do matiz diminuiu com o aumento do tempo de aquecimento, isto é, passou de marrom para vermelho. De modo geral, o aumento da SI ocasionou aumento no matiz da maghemita e da hematita, além de um amarelecimento da hematita. A χBF das amostras diminuiu com o aumento do tempo de aquecimento, indicando a passagem de uma fase ferrimagnética (maghemita) para outra antiferromagnética (hematita). Com o aumento da SI, os valores de χBF para maghemita diminuíram. A χFD não apresentou comportamento ordenado. Abstract: Maghemite (γ-Fe2O3) and hematite (α-Fe2O3) are important iron oxides in Brazilian soils derived from basalt. Maghemite can transform into hematite when exposed to high temperatures. However, isomorphic substitution (IS) (for example, Al³+) may largely influence this process. Iron oxides are the main pigment and magnetization agents in soils from tropical regions, where weathering is more intense and Al presence is common. We studied the kinetics of the thermal transformation from synthetic Al-maghemites into hematites, influenced by the presence of Al and time of exposition to heating. Maghemites with different degrees of Al-substitution (0.0, 1.0, 2.0, 2.9, 3.8, 5.6, 6.7, 10.0, 12.0 and 17.1 mol% Al) were submitted to the temperature of 500 ± 10°C for 0, 5, 10, 16, 64, 128, 192, 360, 720, 2160, 3600, 5040 and 6480 minutes. Samples were analyzed by X-rays Diffraction (XRD), Differential Thermal Analysis (DTA) and Scanning Electronic Microscopy (SEM). It was determined total Fe and Al contents and Fe and Al extracted by Mehlich-1 solution using Atomic Absorption Spectroscopy (AAS). Samples color were determined according to Munsell scale. Mass-specific magnetic susceptibility (χLF) and frequency-dependent mass-specific magnetic susceptibility (χFD) were also determined. X-rays diffractograms were analyzed by Rietveld refinement method and maghemite and hematite content were calculated by using the Rietveld refinement (1969) and the method proposed by Sidhu (1988). IS values obtained by AAS were higher than results published by the maghemites supplier. Obtained kinetics models by Rietveld refinement were better than the ones adjusted by Sidhu method. IS of Fe by Al increased critical temperature, the time necessary to the maghemite-to-hematite transformation, decreased lattice parameters and mean crystallite dimension (MCD) values to maghemite. To hematite, only c-dimension and MCD decreased with increasing Al-substitution. Available Fe content in Mehlich-1 to maghemites and hematites decreased with IS, whereas Al content increased. All analyzed samples presented hue YR. Hue proportion decreased with increasing heating time, and colors passed from brown to red. In a general way, the increasing IS led to increasing hue values from maghemite and hematite, and then, this last one became yellower. Samples χLF decreased, indicating the transformation of a ferrimagnetic phase (maghemite) to an antiferromagnetic (hematite). With increasing IS, maghemite χLF values decreased. χFD results did not show consistant behavior.

Idioma: Português Data de Publicação: 2013 Local de Publicação: Maringá, PR Orientador: Prof. Dr. Antonio Carlos Saraiva da Costa Co-Orientador: Prof. Dr. Marcelo Augusto Batista Instituição: Universidade Estadual de Maringá. Centro de Ciências Agrárias . Programa de Pós-Graduação em Agronomia Nível: Dissertação (mestrado em Agronomia)/ UEM: Departamento de Agronomia

Responsavel: saletep
Categoria: Aplicação
Formato: Documento PDF
Arquivo: Dissertação Adriele.pdf
Tamanho: 5005 Kb (5125150 bytes)
Criado: 20-09-2013 08:05
Atualizado: 20-09-2013 08:54
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