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IV SIMPÓSIO DE MINERAIS INDUSTRIAIS DO NORDESTE

10 a 13 abril de 2016, João Pessoa - PB

CARACTERIZAÇÕES MINERALÓGICA E TECNOLÓGICA DA PALYGORSKITA DA

REGIÃO DE GUARDALUPE-PI VISANDO SUA APLICAÇÃO NA

INDÚSTRIA DE FÁRMACOS

Luiz Carlos Bertolino1, Rayssa Paula Paz Furlanetto

2, Vitor Schwenck Brandão³

Aluna de Graduação de Química Bacharelado, UFRJ/CETEM

2 Geólogo, D.Sc. CETEM e UERJ

³Geólogo, M.Sc., bolsista PCI do CETEM

[email protected]

RESUMO

A palygorskita é um silicato complexo de magnésio constituída por cristais alongados, e quando

comparada com outras argilas industriais apresenta propriedades físico-químicas que lhe conferem

características adequadas aos vários usos industriais. Estas lhe propiciam propriedades adsortivas

favoráveis na indústria, controlada principalmente por dois fatores: a superfície da fibra mineral e

os canais zeolíticos existentes ao longo na fibra mineral. Os principais depósitos de palygorskita no

Brasil estão localizados no município de Guadalupe-PI, distribuídos por uma área de 700 km2. O

estudo visa a caracterização mineralógica e beneficiamento de duas amostras de palygorskita da

região de Guadalupe-PI, através de métodos conhecidos (DRX, FRX, MEV, DTA-TG, Infravermelho e

Análise Granulométrica) com intuito na aplicação na indústria. As amostras são constituídas

majoritariamente de SiO2, MgO, Al2O3, Fe2O3, e posterior aos tratamentos realizados, nos óxidos de

silício e ferro diminuíram sua concentração nas amostras de menor granulometria e nos óxidos de

magnésio, o qual corresponde a palygorskita estudada, houve aumento na sua concentração final.

Os resultados de DTA-TG indicaram perda de 1,5798% e 0,8751% da desidroxilação da água zeolítica

presentes nos canais zeolíticos. A análise de densidade pelo método de picnometria indicou

densidade 2,5104 (g/cm3). Os resultados das análises de CTC realizadas para ambas as amostras no

decorrer do seu beneficiamento, indicaram resultados de 39,5 (meq/100) e 41 (meq/100).

428



The palygorskite is a complex silicate of magnesium consisting of elongated crystals, and when

compared with other industrial clays present physico-chemical properties that provides appropriate

to various industrial uses. These features provide adsorptive properties favorable in the industry,

mainly controlled by two factors: the surface of the mineral fiber and zeolitics channels over the

mineral fiber. The main palygorskite deposits in Brazil are located in the region of Guadalupe-PI,

spread over an area of 700 km2. The study aimed at the mineralogical characterization and

processing of two samples of palygorskite of Guadalupe-PI, using acquainted methods (DRX, FRX,

MEV, DTA-TG, Infrared and Particle Size Analysis) with intention in pharmaceutical industry

application. The samples consist primarily of SiO2, MgO, Al2O3, Fe2O3 and posteriorly to performed

treatments, silicium and iron oxides decreased his concentration in smaller granulometry samples

and magnesium oxides, which correspond to the studied palygorskite, occurred increase in his final

concentration. This grants the samples capacity of pharmaceutical industry application. The results

of DTA-TG indicated loss of 1.5798% and 0.8751% in the dehydroxylation of the zeolitic water

present in the zeolitics channels. The density analysis by the picnometry method indicated 2.5104

(g/cm3) density. The results of the CEC analyzes for both samples during the course of its processing

results, indicated 39.5 (meq/100) and 41 (meq/100).

1. INTRODUÇÃO

A palygorskita é um argilomineral que vem cada vez mais sendo objeto de estudos de diversos

trabalhos. Sua estrutura cristalina consiste em camadas de tetraedros de SiO2 que apresentam

vértices não partilhados, os quais apontam para cima ou para baixo, ocorrendo em cada duas

cadeias (figura 1). Entre os oxigênios apicais de duas folhas tetraédricas situa-se a folha octaédrica,

composta por átomos de magnésio (podendo estar substituído por alumínio ou ferro), formando

uma estrutura em fitas assemelhada à estrutura em cadeia dos piroxênios e anfibólios. Esses átomos

de oxigênios apicais são que limitam as dimensões laterais da cadeia octaédrica. A palygorskita ideal

possui um caráter octaédrico (Suárez e Garcia-Romero, 2011).

ABSTRACT

429



Figura 1: Imagem da estrutura da palygorskita planificada. Fonte: Xavier et al. (2012).

Quando comparada com outras argilas industriais (montmorillonita, caulinita etc.), a

palygorskita apresenta alta superfície específica, alta sorção, poder descorante, manutenção das

propriedades tixotrópicas na presença de eletrólitos, etc. (Murray, 2000). Isto lhe confere grande

gama de aplicações, como na indústria farmacêutica. Os microporos presentes em sua estrutura lhe

permite capacidade de absorbância.

Os principais depósitos de palygorskita no Brasil estão localizados no município de

Guadalupe-PI, distribuídos por uma área de 700 km2. A região de coleta das amostras está inserida

no contexto geotectônico da bacia do Parnaíba, no município de Guadalupe onde ocorrem os

principais depósitos de palygorskita do Brasil (figura 2). Estudos vêm sendo desenvolvidos com a

palygorskita da região visando à aplicação na indústria farmacêutica, cosmético (Silva et al., 2011;

Soares et al., 2013) e ambiental (Middea et al., 2013).

Figura 2. Mapa de localização da região de Guadalupe-PI.

430



O estudo visa o beneficiamento e a caracterização mineralógica de amostras de palygorskita

da região de Guadalupe-PI, a fim de determinar sua utilização na produção de fármacos e no

abatimento de enxofre em amostras de diesel.

3. METODOLOGIA

Foram coletadas duas amostras de palygorskita Geomil e Mina Velha, com aproximadamente

10 kg cada, de duas jazidas localizadas no município de Guadalupe-PI. No Centro de Tecnologia

Mineral (CETEM) as amostras foram submetidas à classificação granulométrica, utilizadando-se

peneiras de 45 µm e 20 µm, a fração menor que 20 µm foi submetida a separação magnética em

campo de aproximadamente 15.000 Gauss.

A caracterização mineralógica da amostra foi realizada através dos métodos de fluorescência

de raios X (FRX), difratometria de raios X (DRX), microscópio eletrônico de varredura (MEV),

espectroscopia infravermelho (IV), análise termodiferencial e termogravimétrica (DTA-TG) e análise

granulométrica. O equipamento utilizado, para FRX, foi espectrômetro de fluorescência de raios X

por comprimento de onda, modelo Axios Max – Panalytical. As análises de DRX foram realizadas em

um equipamento Bruker-AXS D4 Endeavour com radiação Cokα, e as análises com MEV foram

realizadas em um equipamento MEV FEI Quanta 400 associado a um espectrômetro de energia

dispersiva de raios X. O equipamento utilizado para classificação granulométrica foi o Malvern.

Nesta etapa, foi feita uma dispersão com 5g de amostra seca e desagregada, e como dispersante 30

ml de água destilada e índice de refração 1,33. A análise de capacidade de troca catiônica (CTC) foi

determinada pelo método de azul de metileno baseada na norma ASTM C-837-81 (anexo A).

As frações menores que 20 µm não magnéticas foram tratadas com peróxido (H2O2), em 15 g

com 10 ml de água deonizada resultado em solução de palygorskita 1,7M para posterior adição.

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

A seguir são apresentados os resultados da caracterização mineralógica das amostras Geomil

e Mina Velha. Na Figura 3 é apresentado difratograma de raios X das amostras Geomil, após

classificação granulométrica, separação magnética e tratamento com peróxido.

Na figura 4 é apresentado o difratograma de raios X da amostra Mina Velha após classificação

granulométrica.

431

2. OBJETIVOS



Figura 3: Difratograma de raios X das amostras Geomil -20 µm Não Mag Tratada com peróxido.

Figura 4. Difratograma de raios X amostras Mina Velha -20 µm.

Através dos difratogramas de raios X (Figuras 3 e 4) observa-se que as duas amostras

apresentam composição mineralógica muito semelhante, sendo constituídas principalmente por

palygorskita, quartzo, caulinita e na amostra Geomil jacobsita secundariamente. As frações mais

finas apresentaram redução na intensidade dos picos de quartzo e aumento proporcional dos picos

de palygorskita. Observa-se também na amostra Geomil de menor granulometria, redução a total

desaparecimento dos picos referentes à jacobisita, a qual indica o Mn proveniente da amostra.

432



Flurescência de Raios X

Na tabela 1 são mostrados os resultados das análises químicas por FRX das amostras de ambas

as amostras.

Os resultados de FRX indicam que as amostras são constituídas predominantemente por MgO,

Al2O e SiO2. As amostras são levemente ferruginosas porém não ricas em ferro. Palygorskitas ricas

em ferro são raras. Segundo Suárez e Garcia (2011), para serem consideradas ricas em ferro

somente quando o teor de ferro for maior do que de alumínio. A presença de K2O e CaO podem ser

relacionadas à impurezas como carbonatos e micas.

Tabela 1: Resultados das análises químicas por FRX (% em peso)

Óxidos Mina Velha Não

Mag -20µm

Geomil Não Mag -

20µm TRAT 2h

MgO 5,4 4,5

Al2O 13,5 16,7

SiO2 53,5 49,7

K2O 1,9 2,8

CaO 0,23 0,27

TiO2 0,55 0,70

MnO 0,13 0,21

Fe2O3 7,0 8,3

*PPC 17,8 16,8

ANÁLISE DE DENSIDADE

A análise de densidade pelo método de picnometria, técnica laboratorial utilizada para fazer

a determinação da densidade realizada pelo picnômetro, indicou densidade 2,5104 (g/cm3) para

ambas as amostras.

CAPACIDADE DE TROCA CATIÔNICA

Os resultados das análises de CTC realizadas para ambas amostras no decorrer do seu

beneficiamento indicou para amostra Geomil 39,5 (meq/100) e Mina Velha 41 (meq/100).

Observou-se aumento nos valores da capacidade de troca catiônica no decorrer do beneficiamento

das amostras, tendo como base o valor padrão encontrado para amostras de palygorskita, 30

433



meq/100. Valores de CTC muito baixos indicam que existe um alto conteúdo de material não ativo,

tais como os quartzos e a caulinita (CARRIAZO, 2007).

DTA-TG

Nas figuras 5, 6 e na tabela 3 são apresentados resultados da análise de DTA-TG para cada

amostra, mostrando os patamares de desidroxilação.

Figura 5. Gráfico de DTA-TG da amostra Mina Velha -20 µm.

Figura 6. Gráfico de DTA-TG da amostra Geomil Não Mag -20µm TRAT2h.

Nas curvas de DTA-TG ocorrem três patamares bem definidos. O primeiro é da desidroxilação

da água de umidade (água coordenada a cátions da folha octaédrica). O segundo da desidroxilação

da água zeolítica (presente nos canais no qual interage tanto com a molécula de H2O coordenada

quanto a folha tetraédrica), o de interesse neste trabalho. O terceiro da desidroxilação da água

estrutural. Através da análise da segunda desidroxilação pode-se observar menor porcentagem da

434



água zeolítica nos canais zeolíticos para amostra Mina Velha -20µm, indicando em torno de 80%

menor de agua zeolitica e assim maior absorbância, em relação a amostra Geomil.

Tabela 3. Resultados das análises de DTA-TG.

Intervalos (%) Mina Velha Não

Mag -20µm

Geomil Não Mag -

20µm TRAT 2h

D1 -9,4328 -6,0151

D2 -1,5798 -0,8751

D3 -4,5785 -4,0722

Microscopia Eletrônica de Varredura

Na figura 7 são apresentadas imagens obtidas através do Microscópio Eletrônico de Varredura

(MEV).

Através das imagens apresentadas nas figura 7 observa-se que as amostras são constituídas

por palygorskita na forma fibrosa apesar da sua agregação na imagem, o que lhe confere sua

capacidade de absorbância, de grande importância nas aplicações industriais. Ainda observa-se

também que mesmo com os tratamentos aplicados nas amotras, há presença de impurezas como o quartzo.

Figura 7. Imagem da amostra Mina Velha -20µm e Geomil Não Mag -20µm TRAT 2h, respectivamente.

INFRAVERMELHO

As figuras 11 e 12, apresentam os infratogramas após etapas do beneficiamento das

amostras Geomil e Mina Velha, respectivamente.

435



500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Tra

nsm

itâ

ncia

(%

)

Frequência (cm-1)

Geomil TRAT 2h

Figura 11. Infratograma da amostra de Geomil TRAT 2h.

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Tra

nsm

itâ

ncia

(%

)

Frequência (cm-1)

Mina Velha -20m

Figura 12. Infratograma da amostra de Mina Vilha -20m.

Os infratogramas indicaram similaridade, apresentando banda de 1090 cm-1 demonstrando

estiramento da base de silicato tetraédrica, a banda de 3615 cm-1 que indica o estiramento

vibracional de Al2OH e banda de 3551cm-1 que sugere estiramento vibracional de Fe+3Fe+3OH, além

da coordenação de H-OH.

436



A caracterização mineralógica indica que as amostras da região de Guardalupe-PI são

constituídas principalmente por palygorskita, quartzo e secundariamente por muscovita, caulinita,

goethita e jacobsita. Os resultados obtidos após a separação magnética, classificação

granulométrica e tratamento com peróxido indicam o decréscimo proporcional do quartzo e

manganês, referente a jacobsita, relacionados às impurezas e o aumento proporcional da

palygorskita, elevando seu grau de pureza. Os infratogramas mostraram o estiramento das ligações

Si-O-Si, Fe+3Fe+3OH, Al2OH e banda que indica a coordenação da ligação H-OH. Os resultados de DTA-

TG indicaram perda de 1,5798% e 0,8751% da água zeolítica presente nos canais zeolíticos,

indicando maior absorbância alcançada. As imagens obtidas pelo MEV indicaram que o

beneficiamento foi alcançado mantendo a estrutura fibrosa do argilomineral.

6. REFERÊNCIAS

MIDDEA, A.; FERNANDES, T.L.A.P.; NEUMANN, R.; GOMES, O.F.M.; SPINELLI, L.S. 2013. Evaluation

of Fe(III) adsorption onto palygorskite surfaces. Appl. Surf. Sci., 282, 253-258.

Doi:10.1016/j.apsusc.2013.05.113.

MURRAY, H.H. 2000. Traditional and new applications for kaolin, smectite, and palygorskite: a

general review. Appl. Clay Sci., 17, 207-221.

SILVA, P.C.; OLIVEIRA, S.M.B.; FARIAS, L.; FÁVARO, D.I.T.; MAZZILLI, B. 2011. Chemical and

radiological characterization of clay minerals used in pharmaceutics and cosmetics. Appl. Clay Sci.,

52, 145-149. Doi: 10.1016/j.clay.2011.02.013.

SOARES, D.S; FERNANDES, C.S; COSTA, A.C.S; RAFFIN, F.N; ACCHAR, W; MOURA, T.F.A.L.

Characterization of palygorskite clay from Piauí, Brazil and its potencial use as excipient for solid

dosage forms containing anti-turbeculosis drugs. J Therm Anal Calorim, v.113, p 551, 2013.

SUAREZ, M., GARCÍA-ROMERO, E. 2006. FTIR spectroscopic study of palygoroskite: influence of the

composition of the octahedral sheet. Appl. Clay Sci., 31, 154-163. Doi: 10.1016/j.clay.2005.10.005.

K. C. M. Xavier , E C. Silva Filho, M. S. F. Santos, M. R. M. C. Santos e A. B. Luz. Caracterização

mineralógica, morfológica e de superfície da atalpugita de Guadalupe-PI, 2012.

5. CONCLUSÕES

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