ANÁLISE
DA ESTEQUIOMETRIA DA PRODUÇÃO DE ÁCIDO SULFÚRICO A PARTIR DA MINERAÇÃO DA PIRITA
Allan L. Silva, Arthur P. Machado, Daniel Leme,
Gabriel Alves, Luana P. Bohn,
Wanderlan Lima
Orientador: Profa. Rebeca Piumbato Chaparro
FACULDADES
OSWALDO CRUZ
Bacharelado
e Licenciatura em Química
RESUMO:
A pirita é o mineral sulfeto mais comum na natureza. O estudo a seguir
demonstra a estequiometria do método usado para produção de ácido sulfúrico a
partir da mineração de 1 kg pirita. Este processo que começa com a ustulação do
mineral para a produção de dióxido de enxofre, o qual é ultilizado na produção
de SO3 para por fim se obter o ácido sulfúrico. O presente trabalho
mostrou como a estequiometria é uma ferramenta muito útil para a previsão de
resultados em um processo.
PALAVRAS-CHAVE: estequiometria, ácido
sulfúrico, pirita.
1
INTRODUÇÃO
A mineração é uma importante atividade econômica, responsável de
3% a 5% do PIB brasileiro, e de grande importância para a indústria química. A pirita (FeS2) é o mineral sulfeto mais
comum e, só no Brasil, encontra-se esse mineral em quantidades
exploráveis, em Ouro Preto, Rio Claro, nas jazidas de chumbo e zinco do vale da
Ribeira, em Cerro Azul, a noroeste e ao norte de Minas e nas camadas de carvão
do sul do País.
A partir da Pirita, por processo de ustulação (processo usado
normalmente para obtenção de um metal), é possível obter-se o dióxido de enxofre,o
qual pode ser usado como fonte para obtenção do ácido sulfúrico, solução aquosa
de sulfato de hidrogênio, cuja fórmula é H2SO4. Geralmente, esse ácido é comercializado com 97% de sulfato de hidrogênio
em massa. O H2SO4 é um líquido incolor, de densidade
igual a 1,84 g/cm3e viscoso. Pode ser considerado indicador de desenvolvimento
técnico de um país, devido sua importância industrial.
Esse trabalho tem por
finalidade demonstrar a estequiometria da produção do ácido sulfúrico a partir
do dióxido de enxofre obtido na mineração de 1 kg depirita.
2
PRODUÇÃO
DE ÁCIDO SULFÚRICO A PARTIR DA PIRITA
A Pirita é inicialmente peneirada e pulverizada para separação das
suas impurezas, depois é feito o processo de ustulação do mineral para obtenção
de dióxido de enxofre e do óxido de ferro III.
Ustulação é o processo onde um minério sulfetado é colocado
na presença de oxigênio em um ambiente com alta temperatura, éconhecida
também como "queima de sulfeto", processo geralmente usado para
obtenção de metais.
2.1 ustulação
da pirita
A
ustulação de sulfetos cujo cátion vem de um metal de baixa eletropositividade
(metal pouco reativo ou nobre) dá origem a esse metal com desprendimento de
dióxido de enxofre. Se o cátion vem de um metal de alta eletropositividade
(metal muito reativo ou não nobre) dá origem ao óxido desse metal, com desprendimento
de dióxido de enxofre. Esse processo mostra-se na
equação 1.
4 FeS2(s) + 11 O2(g)à 2 Fe2O3(s) +
8 SO2(g) (Equação
I)
|
4 molFeS2↔ 8 mol SO2
480 g FeS2 ↔ 512 g
SO2
1 kg FeS2↔X
X = 1,07kg SO2
|
2.2 OXIDAÇÃO DO
DIÓXIDO DE ENXOFRE
A
mistura gasosa efluente da câmara ou forno de combustão, contendo N2,
O2, SO2 e pequenas quantidades de SO3, é
resfriada e alimentada ao conversor, onde em meio
catalítico ocorre a reação de oxidação do SO2.
Processo de contato: neste processo, a oxidação é catalisada
pelo V2O5 ou Pt. É o processo mais importante e moderno,
produz ácido sulfúrico de alta concentração, sendo aquele que apresenta maior
rendimento, esse processo é apresentado na equação II:
SO2(g) +
O2(g)à SO3(g) (Equação II)
Essa reação tem
rendimento de 98% (MB consultores LTDA,1999), resultando em 1,31 kg de SO3
conforme os cálculos abaixo:
|
64,0 g SO2 ↔80,0 g SO3
1,07 kg SO2 ↔
X = 1,34 kg SO3
|
|
1,34 kg SO3↔
100%
Y = 1,31kg SO3↔
98%
|
2.3 OBTENÇÃO DO ÁCIDO
SULFÚRICO
Por fim, a massa obtida de trióxido de enxofre é
lavado com água ou uma solução de ácido sulfúrico tendo a formação do ácido
sulfúrico, processo que tem rendimento de 97,8% (MB consultores LTDA,1999). Esse processo é apresentado na equação III:
SO3(g) + H2O(l)à H2SO4(aq)+ calor (equação III)
Este processo resulta em 1,56 kg de ácido sulfúrico,
como é mostrado nos cálculos abaixo:
|
80 g SO3 ↔
98 g H2SO4
1,31 kg SO3
↔ X = 1,60 kg H2SO4
|
|
1,60kg H2SO4↔
100%
Y = 1,56 kg H2SO4↔97,8%
|
2.4VOLUME
DE ÁCIDO SULFÚRICO OBTIDO A PARTIR DE 1 KG DE PIRITA
Baseando-se na densidade do ácido
sulfúrico, d=
, que é
igual a 1,84 g/cm3, calculou-se que é possível produzir 0,848 L de H2SO4
partindo de 1 kg do mineral, pirita, realizando os processos descritos.
3 CONCLUSÃO
Pode-se
concluir que a produção do ácido sulfúrico a partir da pirita é viável, pois os
seus processos apresentam rendimentos bem altos, próximos a 100%. O trabalho
também revelou que a estequiometria é uma poderosa ferramenta para a previsão
de processos necessários para uma transformação, rendimentos e matérias-primas.
4 REFERÊNCIAS
LUZ, A. B.; LINS, F. A.
F.Rochas & minerais industriais: usos e especificações, Rio de Janeiro,
CETEM-MCT, 2008, p. 961-962. ISBN 978-85-61121-37-2.
MB consultores LTDA.
Processo de fabricação do ácido sulfúrico. São Paulo, 1999, p 3-10.
Pirita: banco de dados.
Disponível em:<http://www.rc.unesp.br/museudpm/banco/sulfetos/pirita.html>.
Acessado em: 30 set 2015.
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