A estudante Camila Machado de Oliveira, orientada pelo Prof. Fabiano Raupp Pereira e coorientada pelo Prof. Michael Peterson, defenderá sua tese na próxima quinta-feira (05/03), às 14h, no Auditório do EMC (Bloco A). A defesa é vinculada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. O auditório tem capacidade para 64 pessoas.
Banca:
Prof. Fabiano Raupp Pereira, Dr. Eng. (Presidente/Orientador)
Prof. Alexandre Gonçalves Dal-Bó, Dr. (PPGCEM/UNESC)
Profª. Marilena Valadares Folgueras,Drª. Eng. (CCT/UDESC)
Prof. Carlos Renato Rambo, Dr. Eng.
Título: “Valorização da fração residual piritosa da mineração de carvão: estudo do efeito do processamento sobre as propriedades elétricas e ópticas”
Resumo:
O elevado coeficiente de absorção óptica e band gap de 0,95 eV da pirita fazem deste composto, dissulfeto de ferro (FeS2), um excelente fotocatalisador e um material atrativo para aplicação em dispositivos fotovoltaicos, fotodetectores, fotocapacitores, etc. Considerando o fato de que 10 a 15% dos rejeitos da mineração de carvão correspondem a uma fração residual rica em pirita, avaliaram-se as propriedades elétricas e ópticas do resíduo piritoso do sul catarinense a partir da variação composicional e do processamento por moagem de alta energia. A composição foi estabelecida como uma variável de análise porque, além da pirita, materiais carbonosos, produtos da oxidação do FeS2 e outros minerais também compõem a fração residual estudada. O processamento por moagem de alta energia foi escolhido devido aos trabalhos que demonstraram a possibilidade de obtenção de pirita natural nanoparticulada por este método e porque nanopartículas de FeS2 têm um grande potencial tecnológico para o desenvolvimento de tintas para a fabricação de células solares por impressão a jato de tinta. A análise da variação composicional foi estruturada em três etapas: i) beneficiamento mineral em meio aquoso (lixiviação, decantação e suspensão); ii) beneficiamento mineral em meio aquoso e em meio denso de bromofórmio e iii) beneficiamento mineral em meio aquoso somado à dopagem com cobre. A pirita da mineração de carvão é um semicondutor tipo n e contribuem para o tipo de portador de carga majoritário os elementos Al, Si, Ni, Ti e, possivelmente, Cr e Mn presentes em sua composição. O processamento por moagem de alta energia, ao reduzir o tamanho aparente dos cristalitos de 34,7 nm para 23,8 nm, mostrou que a mobilidade dos portadores de carga é prejudicada pela redução do grau de cristalinidade do material. O resíduo, além de pirita, é composto por sulfato ferroso, quartzo e calcita, responsáveis por sua elevada resistividade elétrica de 3,8 × 106 Ω.cm. Extraindo o sulfato ferroso e a calcita com o beneficiamento em meio aquoso, a densidade de portadores de carga foi elevada de 6,9 × 108 cm-3 para 3,9 × 1015 cm-3 e a resistividade reduzida para 2,5 × 103 Ω.cm. Porém, a oxidação superficial do mineral durante o processo aumentou a sua quantidade de vacâncias de ferro, diminuindo a mobilidade dos portadores de 2378 cm2/V.s para 0,65 cm2/V.s. Nesse ponto, a dopagem em meio aquoso atuou na ocupação dessas vacâncias pelo cobre e promoveu a dissolução das camadas superficiais ricas em enxofre, elevando a mobilidade dos portadores para 36 cm2/V.s e reduzindo a resistividade elétrica para 48 Ω.cm. O band gap indireto das amostras variou de 1,39 a 1,65 eV, aumentando com o grau de oxidação e dopagem (intencional e não intencional) com metais de transição. No geral, as propriedades da pirita da mineração de carvão beneficiada em meio aquoso e dopada com cobre aproximaram-se das de outras sintéticas e naturais relatadas na literatura.
Palavras-chave: Mineração de carvão, Resíduo, Pirita, Propriedades elétricas, Propriedades ópticas