ARTICOLO ORIGINALE
ALMEIDA, Hellen Karine Santos [1], PAIVA, Matheus Monteiro Ybanez [2], DIAS, Claudio Alberto Gellis de Mattos [3], FECURY, Amanda Alves [4], DENDASCK, Carla Viana [5], DANTAS, Antônio de Pádua Arlindo [6]
ALMEIDA, Hellen Karine Santos. Et. Analisi tecnologica del materiale di Areal Morro Branco, Porto Grande, Amapá, per frazionamento. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Anno 05, Ed. 03, Vol. 11, pp. 05-13. marzo 2020. ISSN: 2448-0959, Link di accesso: https://www.nucleodoconhecimento.com.br/ambiente/analisi-tecnologica, DOI: 10.32749/nucleodoconhecimento.com.br/ambiente/analisi-tecnologica
RIEPILOGO
La sabbia naturale viene estratta con metodi minerari, anche per la produzione di sabbie artificiali. La sabbia è ampiamente utilizzata in diverse aree. Come aggregati di costruzione; industrie di trasformazione dei materiali; trattamento delle acque e delle acque reflue. L’Areal della società Morro Branco, dove sono stati raccolti i campioni di sabbia, si trova intorno alla sede del comune di Porto Grande. Il comune di Porto Grande ad Amapá si trova al centro dello stato a 108 chilometri dalla capitale Macapá. L’obiettivo di questa ricerca era quello di effettuare l’analisi tecnologica del materiale di Areal Morro Branco, Porto Grande, Amapá, per frazionamento. La sabbia è stata rimossa da una zona sabbiosa nel comune di Porto Grande – AP con l’uso di utensili a mano per la raccolta. Sono stati raccolti 03 (tre) campioni provenienti da punti diversi con composizione diversa, a causa dell’esistenza di materia organica nella sua composizione. Il silicato di sodio con una concentrazione del 10% e il bromoforme sono stati utilizzati per la degradazione della materia organica del campione. Queste procedure sono state determinate nel campione secco in forno per 24 ore a circa 110° C e la percentuale di umidità (%U), questo, è stata determinata anche nel campione originale. E’ stato verificato attraverso i test e le procedure eseguite che l’umidità della sabbia dell’Areal Morro Branco è influenzata dalla materia organica derivante dalle aree forestali e dalle risorse idriche dei dintorni dell’Areal. La granulometria dei punti da cui la sabbia è stata raccolta nella sabbia ha caratteristiche di grano angolato e sottoangolo. Con l’aiuto della densità bromoforme, è stato possibile rendersi conto che la sabbia da cui è stato raccolto il campione presenta aggregati di quarzo, feldspato con una densità inferiore a 2,89 g/cm3. È stato suggerito che la sabbia possa anche avere derivati minerali della sabbia con densità maggiore di 2,89 g/cm3, che sono olivina e pirosseno.
Parole chiave: Frazionamento, sabbia, caratterizzazione minerale.
INTRODUZIONE
La sabbia naturale viene estratta con metodi minerari, anche per la produzione di sabbie artificiali. L’estrazione di questo materiale avviene in un modo che non viene a danneggiare l’ambiente. La lavorazione della sabbia artificiale avviene mediante l’estrazione di rocce di ghiaia. Dopo questa estrazione si verifica la diminuzione di queste rocce per ottenere ghiaia fine. Per questo vengono utilizzati metodi di lavorazione come frantumazione, rettifica, setacciatura e classificazione (NASCIMENTO, 2009).
La sabbia industriale è generalmente definita come un materiale composto fondamentalmente da silice con granulometria varia e ha già subito una lavorazione. L’origine della formazione di sabbia per la produzione si trova in depositi di quarzosa, quarzite o arenaria (FERREIRA e DAITX, 2003).
In Brasile la maggior parte della produzione industriale di sabbia si trova nella regione meridionale del paese, con Santa Catarina come stato che produce di più nella regione meridionale, ma l’azienda che produce di più nel paese è a San Paolo. Queste aziende nel sud del paese rifornisce rispettivamente l’industria ceramica e del vetro, facendola suscitare l’interesse delle grandi aziende a effettuare investimenti nella produzione di sabbia nella regione (FERREIRA e DAITX, 2003).
La lavorazione della sabbia è la fase più importante di tutti i processi, in quanto determinerà il suo utilizzo economico, poiché qualsiasi corpo sabbioso può essere trasformato in sabbia industriale, da cui le caratteristiche sono legate al deposito originale (FERREIRA e DAITX, 2003).
La sabbia è ampiamente utilizzata in diverse aree. Come aggregati di costruzione; industrie di trasformazione dei materiali; trattamento delle acque reflue (DNPM, 2013).
Il comune di Porto Grande ad Amapá si trova al centro dello stato a 108 chilometri dalla capitale Macapá. Ha una popolazione stimata nel 2018 di circa 21.484 persone, con un’area di 4.428,013 km², con una densità di popolazione di 3,82 abitanti / km² con l’indice di sviluppo umano – HDI di 0,64 (IBGE, 2018).
Nei dintorni del comune si trovano i depositi di sabbia, la cui estrazione si sviluppa su probabili terrazze fluviali. Questi depositi si trovano ad una distanza da 4 a 6 chilometri a sud della città. Il minerale che costituisce questi depositi è solitamente quarzo. La sabbia di questi depositi ha granulometria fine e media, e può essere grani angolati su sotto-angolati. La geometria, le dimensioni, la cubatura e l’origine di questi depositi non sono ancora ben note. Si verificano vicino al contatto della pianura alluvionale amapaense-costiera con rocce intemperie della base cristallina. Il comune di Porto Grande ha una superficie con oltre 6.000 ettari a disposizione per l’estrazione di sabbia, ciottoli, ghiaia, argilla e argilla (OLIVEIRA, 2010).
L’Areal dell’azienda Morro Branco, dove sono stati raccolti i campioni di sabbia, si trova intorno alla sede del comune di Porto Grande entro un raggio di 4km, nel punto di riferimento, alla coordinata geografica di latitudine: 78541,13 m N; longitudine:463198.30 m E (MAGALHÃES et al., 2007).
Per quanto riguarda la caratterizzazione dettagliata del campione, è necessario separarlo nel modo più appropriato, con questo viene effettuato il frazionamento (DONAGEMMA et al., 2015).
Il frazionamento fisico della materia organica può quantificare le alterazioni causate da una gestione inadeguata legata ai tentativi di recupero del suolo. D’altra parte, il frazionamento chimico può essere applicato nella valutazione del contenuto di carbonio delle frazioni di imene del suolo (SANTOS et al., 2013).
In Brasile ci sono diversi studi sul frazionamento fisico del suolo applicati per studi sulla materia organica del suolo, ma questi studi hanno quantificato solo la materia organica che era presente con limo, sabbia e argilla. Altri studi sul frazionamento di laboratorio mostrano la dinamica della materia organica del suolo (MOS), e la possibilità di estrarre questa materia organica in aggregati e quelli associati a sabbia, limo e argilla (MACHADO, 2002).
Nel frazionamento, vengono solitamente utilizzate centrifughe a ciotola, dove la granulometria ottenuta sarà superiore all’80% in meno di 2. I metodi utilizzati per il frazionamento possono essere chimici o fisici. Nel metodo fisico, possono essere utilizzati processi granulometrici, come la separazione usando setacci, o processo densimmetrico, come separazione con l’uso di soluzioni dense (CONCEIÇÃO et al., 2015). Prima di effettuare il frazionamento, è necessario che ci sia una preparazione del campione, dove viene macinato e schiacciato per ottenere una dimensione massima. Dopo la fase di recupero, il campione deve essere sottoposto ad omogeneizzazione e quartazione, al fine di ottenerne una frazione. Quindi il materiale viene portato al frazionamento (LUZ et al., 2004).
In chimica il frazionamento è caratterizzato dalla formazione di diverse sostanze, derivanti dal materiale iniziale (GALDINO, 2010).
Nel frazionamento ad alta densità liquida, dovrebbero essere utilizzate almeno tre repliche, poiché la frazione leggera ha la proprietà di essere abbastanza variabile (MACHADO, 2002). Il frazionamento che impiega una densa separazione liquida utilizza tramogge che separano il volume ottimale da ogni frazione da separare. Le soluzioni generalmente utilizzate con questo tipo di metodo sono: soluzione di cloruro di zinco, la cui densità è 1,8; la soluzione di cloruro di sodio ha una densità di 2,2; politungstato di sodio, metatungstato di sodio, SPT, che hanno una densità di 2,9; metatungstato di litio, LMT, eteropolitungstato di litio, LST, densità di 3,0 (LUZ et al., 2004).
È abbastanza comune usare splitter magnetici per frazionare il campione per l’ampia varietà di splitter magnetici esistenti. Il più utilizzato è il separatore magnetico isodinamico Frantz, un separatore magnetico molto versatile. Il separatore magnetico è composto da un trogolo vibrante con inclinazioni nelle sue direzioni longitudinali e trasversali, che è vicino a due elettromagneti di corrente regolabile, che determinano la densità di flusso del campo magnetico. La separazione dei minerali è determinata dalla pendenza laterale del trogolo, dalla velocità di flusso delle particelle, dalla loro inclinazione longitudinale, dall’intensità della vibrazione e dalla quantità di materiale immesso nell’imbuto. Queste inclinazioni longitudinali e laterali si trovano solitamente rispettivamente a 25 ° e 15 °, questo facilita la lavorazione delle loro caratteristiche minerali, ma può variare in un possibile affinamento della separazione. La densità del flusso magnetico del separatore di Frantz può variare da 0 a 20 kG, la sua lavorazione è efficiente nelle particelle di particelle tra 0,833 mm e 74 μm (20 e 200 maglie) (LUZ et al., 2004).
Nelle particelle che superano la granulometria di 0,833 mm, c’è un limite fisico per il suo flusso, è necessario aumentare il foro dell’imbuto, ma possiamo avere un’alta efficienza nelle particelle più piccole, a seconda delle proprietà del minerale (LUZ et al., 2004).
La deagglutinazione è un processo in cui le molecole da analizzare sono sospese, con l’obiettivo di disaggregare le particelle in cui tutte sono individualizzate e rimangono tale durante l’analisi. Affinché questo test si verifichi è necessario utilizzare alcune sostanze di base che stabilizzano il pH. Le sostanze che sono generalmente utilizzate per eseguire la deagglutinazione sono: esametafosfato di sodio e pirofosfato di sodio, ma può essere utilizzato anche silicato di sodio (DIAS, 2004).
GOL
Effettuare l’analisi tecnologica del materiale di Areal Morro Branco, Porto Grande, Amapá, per frazionamento
METODO
La sabbia è stata rimossa da una zona sabbiosa nel comune di Porto Grande – AP con l’uso di utensili a mano per la raccolta. Sono stati raccolti 03 (tre) campioni provenienti da punti diversi con composizione diversa, a causa dell’esistenza di materia organica nella sua composizione. Il silicato di sodio con una concentrazione del 10% e il bromoforme sono stati utilizzati per la degradazione della materia organica del campione.
Queste procedure sono state determinate nel campione secco della serra per 24 ore a circa 110ºC e è stata determinata anche la percentuale di umidità (%U), che è stata determinata nel campione originale
La metodologia utilizzata per eseguire le prove è illustrata nella figura 1 e descritta di seguito.
Figura 1 Mostra le fasi della procedura metodologica per l’esecuzione delle prove.
CAMPIONAMENTO
La sabbia è stata raccolta in tre punti distinti. Il primo punto si trova N OO° 42’ 37.7’’, W 051° 19’ 56.2’’, con un’altitudine di 82 metri al livello del mare; il secondo punto N 00° 42’ 31.1’’, W 051° 19’ 53.6’’, con altitudine di 76 metri e terzo punto N 00° 42’ 33.4’’, W 051° 19’ 58.2’’, con l’elevazione di 72 metri nell’AMorroreal Branco nel comune di Porto Grande, Amapá, Brasile. I campioni sono stati raccolti a profondità di 20 – 40 centimetri (Figura 2).
Figura 2 Mostra la raccolta di materiale ad Areal Morro Branco nel comune di Porto Grande, Amapá, Brasile.
ESSICCAZIONE
Il campione con 1022,49 grammi (circa 1 chilogrammo) è stato collocato nella serra del laboratorio di lavorazione dei minerali dell’Istituto federale di Amapá (IFAP), ad una temperatura di 110 °C per 24 ore. Il campione, dopo la rimozione, conteneva 936,50 grammi.
DETERMINAZIONE DELL’UMIDITÀ
La determinazione dell’umidità è la percentuale di liquidità in un dato solido. Può essere determinato dall’equazione:
Dove:
U%: Percentuale di umidità; Mu: Massa di umidità; Ms: Massa secca.
OMOGENEIZZAZIONE E QUARTEAMENTO
Il campione secco è omogeneizzato in modo che possa ottenere una migliore distribuzione del materiale. Questo processo viene eseguito su una tela quadrata, dove viene versato tutto il materiale, con l’obiettivo di creare una forma affusolata, sollevando successivamente i bordi della tela, rendendo il materiale più omogeneo. Successivamente, viene effettuata la quartazione, che consiste nel ridurre la massa del campione raccolto, al fine di utilizzare un’aliquota per eseguire le prove (figura 3).
La figura 3 mostra l’omogeneizzazione e il test di quaritling.
DEAGGLUTINAZIONE
Sono stati utilizzati 12,2 g di silicato di sodio (Na2OSi3) sciolto in un matraccio volumetrico da 100 ml di acqua distillata. Quindi, sono stati raccolti 500 g del campione di sabbia, è stato posto in un becher da 1L e l’acqua distillata è stata immediatamente aggiunta. Il campione è stato seguito all’agitatore meccanico, dove sono stati aggiunti 10 ml della soluzione di silicato di sodio ad ogni agitazione. Sono state eseguite quattro agitazioni con durata del tempo, rispettivamente di 5 min, 10 min, 30 min e 1 ora. Successivamente, il campione è stato portato nella serra.
SCREENING
Il campione non ha attraversato il processo di diminuzione, poiché era la sabbia ed era già nelle dimensioni appropriate per le prove. La sabbia è stata rimossa dalla serra dopo il processo di deagglutinazione. Per la separazione delle frazioni di dimensione delle particelle, il setaccio è stato fatto usando setacci con un’apertura di 8# (mesh), 16#, 35#, 60#, 80#, 100#, 200#, 250#, 325# e 400#. Il trattenuto di ogni setaccio è stato utilizzato per l’analisi granulometrica.
FRAZIONAMENTO E LIQUIDAZIONE DENSA
Il metodo scelto per la prova di frazionamento era con mezzi densi.
Pesava in una bottiglia centrifuga 1 g di ogni setaccio trattenuto di 60#, 80#, 100#, 200#, 250#, 325# e 400#. Utilizzando una perla, 8 ml di bromoforme sono stati aggiunti ad ogni flaconcino, quindi il materiale è stato portato alla centrifuga dove è rimasto per 30 minuti. Il materiale galleggiante è stato separato dalla bromoforme mediante filtrazione sottovuoto. Per determinare la percentuale di galleggianti, i filtri utilizzati sono stati pesati prima della prova e dopo la filtrazione e l’essiccazione in forno a 100 °C. Con questi valori è stato possibile fare la differenza delle masse dei filtri e determinare, in grammi e in percentuale, la quantità di galleggiamento e affondata dalle masse dei campioni prima del processo.
RISULTATI E DISCUSSIONE
Il valore dell’umidità è dell’8,4%, cioè per ogni 100 kg del campione di miscela solido-liquido, l’8,4% è acqua. Il valore di questa umidità può essere una conseguenza della quantità di risorse idriche e ampie aree forestali a disposizione dei dintorni della sabbia e del comune di Porto Grande (ROBACHER et al., 2013).
Dalla percentuale passante del campione di sabbia. La percentuale più alta di passanti si trova nel setaccio a 8 maglie, con un’apertura di 2400μm (Figura 4).
come illustrato nella Figura 4. Mostra il passaggio del campione di sabbia attraverso i setacci.
Questo risultato si verifica perché il setaccio a 8 maglie, tra tutti gli altri setacci utilizzati, ha un’apertura notevolmente più grande rispetto ai granelli di sabbia. Il passaggio del campione nei setacci di 200#, 250#, 325# e 400# potrebbe essere stato ostacolato dalle maglie di tali setacci con un’apertura inferiore al diametro dei grani di sabbia, che in media è di 0,214 mm (circa 214. La dimensione delle particelle di sabbia è influenzata dalle caratteristiche del luogo in cui si trova il materiale (VINTEM et al., 2003). Ciò indica che forse il luogo in cui è stato raccolto il campione di sabbia presenta un intervallo di granulometria in cui la maggior parte delle particelle è maggiore di 214, suggerendo che i granelli di sabbia del sito sono inclinati in sottoangolo (OLIVEIRA, 2010).
Tra la percentuale di galleggiamento e affondato in soluzione bromoforme. È verificabile che la percentuale più alta presentata nel grafico appartenga al materiale sommerso, mentre la percentuale più bassa appartiene al materiale fluttuante (figura 5).
come illustrato nella figura 5. Mostra la percentuale di floated e affondato nella soluzione bromoforme.
Tenendo conto del fatto che la densità di bromoformi è 2,89; 2.65 quarzo; e quello del feldspato da 2,56 a 2,76, è possibile notare che, possibilmente, il materiale galleggiante è costituito da tali minerali. Sapendo che anche i minerali dell’olivina e del pirossene costituiscono la sabbia e le sue densità sono rispettivamente: da 3,27 a 4,37 e da 3,4 a 3,5. Si deduce che il materiale sommerso è probabilmente costituito da questi minerali. Pertanto, questi minerali hanno una densità più alta rispetto alla densità di bromoformi (DIAS, 2004).
CONCLUSIONE
E’ stato verificato attraverso i test e le procedure eseguite che l’umidità della sabbia dell’Areal Morro Branco è influenzata dalla materia organica derivante dalle aree forestali e dalle risorse idriche dei dintorni dell’Areal. La granulometria dei punti da cui la sabbia è stata raccolta nella sabbia ha caratteristiche di grano angolato e sottoangolo.
Con l’aiuto della densità bromoforme, è stato possibile rendersi conto che la sabbia da cui è stato raccolto il campione presenta aggregati di quarzo, feldspato con una densità inferiore a 2,89 g/cm3. È stato suggerito che la sabbia possa anche avere derivati minerali della sabbia con densità maggiore di 2,89 g/cm3, che sono olivina e pirosseno.
RIFERIMENTI
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[1] Tecnica mineraria. Istituto di educazione di base, tecnica e tecnologica di Amapá (IFAP).
[2] Tecnico minerario. Istituto di educazione di base, tecnica e tecnologica di Amapá (IFAP).
[3] Biologo, Dottore di Ricerca in Teoria e Comportamento, Professore e ricercatore del Corso di Laurea in Chimica dell’Istituto di Educazione Di Base, Tecnica e Tecnologica di Amapá (IFAP).
[4] Biomedicale, Dottorato di Ricerca in Malattie Topiche, Professore e ricercatore del Corso di Medicina del Campus Macapá, Università Federale di Amapá (UNIFAP).
[5] Teologo, Dottore di Ricerca in Psicoanalisi, ricercatore presso il Centro di Ricerca e Studi Avanzati – CEPA.
[6] Tecnologia dei materiali. Master in Ingegneria Meccanica, Professore e ricercatore del Corso di Laurea in Chimica dell’Istituto di Educazione Di Base, Tecnica e Tecnologica di Amapá (IFAP).
Inviato: marzo 2020.
Approvato: marzo 2020.
