Analyse technologique des matériaux d’Areal Morro Branco, Porto Grande, Amapá, par fractionnement

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DOI: 10.32749/nucleodoconhecimento.com.br/environnement/analyse-technologique
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ARTICLE ORIGINAL

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 al. Analyse technologique des matériaux d’Areal Morro Branco, Porto Grande, Amapá, par fractionnement. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. An 05, Ed. 03, Vol. 11, p. 05-13. En mars 2020. ISSN: 2448-0959, Lien d’accès: https://www.nucleodoconhecimento.com.br/environnement/analyse-technologique, DOI: 10.32749/nucleodoconhecimento.com.br/environnement/analyse-technologique

RÉSUMÉ

Le sable naturel est extrait à l’aide de méthodes d’extraction, même pour la fabrication de sables artificiels. Le sable est largement utilisé dans plusieurs régions. Comme agrégats de construction; industries de transformation des matériaux; traitement de l’eau et des eaux usées. L’Areal de la société Morro Branco, où les échantillons de sable ont été prélevés, est situé autour du siège de la municipalité de Porto Grande. La municipalité de Porto Grande à Amapá est située dans le centre de l’État à 108 kilomètres de la capitale Macapá. L’objectif de cette recherche était de faire l’analyse technologique des matériaux d’Areal Morro Branco, Porto Grande, Amapá, par fractionnement. Le sable a été retiré d’une zone sablonneuse dans la municipalité de Porto Grande – AP avec l’utilisation d’outils manuels pour la collecte. 03 (trois) échantillons provenant de différents points de composition différente ont été prélevés, en raison de l’existence de matière organique dans sa composition. Le silicate de sodium avec une concentration de 10% et le bromoforme ont été utilisés pour la décomposition de la matière organique de l’échantillon. Ces procédures ont été déterminées dans l’échantillon sec dans un four pendant 24 heures à environ 110ºC, et le pourcentage d’humidité (%U), ceci, a également été déterminé dans l’échantillon original. Il a été vérifié par les tests et procédures effectués que l’humidité du sable de l’Areal Morro Branco est influencée par la matière organique résultant des zones forestières et des ressources en eau des environs de l’Areal. La granulométrie des points à partir duquel le sable a été recueilli dans le sable a des caractéristiques de grain incliné et sous-incliné. À l’aide d’une densité bromoforme, il a été possible de se rendre compte que le sable à partir duquel l’échantillon a été prélevé a des agrégats de quartz, feldspath avec une densité inférieure à 2,89 g/cm3. Il a été suggéré que le sable peut également avoir des dérivés minéraux de sable avec une densité supérieure à 2,89 g/cm3, qui sont Olivine et Pyroxène.

Mots-clés: Fractionnement, sable, caractérisation minérale.

INTRODUCTION

Le sable naturel est extrait à l’aide de méthodes d’extraction, même pour la fabrication de sables artificiels. L’extraction de ce matériau se produit d’une manière qui ne vient pas nuire à l’environnement. Le traitement du sable artificiel se fait par l’extraction de roches de gravier. Après cette extraction se produit la diminution de ces roches pour obtenir du gravier fin. Pour cela, des méthodes de traitement telles que le concassage, le broyage, le tamisage et la classification sont utilisées (NASCIMENTO, 2009).

Le sable industriel est généralement défini comme un matériau composé essentiellement de silice avec une granulométrie variée et a déjà subi un traitement. L’origine de la formation de sable pour la production est située dans des gisements de sable de quartzosa, de quartzite ou de grès (FERREIRA et DAITX, 2003).

Au Brésil, la plus grande partie de la production industrielle de sable se trouve dans la région sud du pays, santa Catarina étant l’État qui produit le plus dans la région sud, mais l’entreprise qui produit le plus dans le pays se trouve à São Paulo. Ces entreprises du sud du pays approvisionnent respectivement les industries de la céramique et du verre, ce qui suscite l’intérêt des grandes entreprises à investir dans la production de sable dans la région (FERREIRA et DAITX, 2003).

Le traitement du sable est l’étape la plus importante de tous les processus, car il déterminera son utilisation économique, puisque tout corps sablonneux peut être transformé en sable industriel, à partir duquel les caractéristiques sont liées au gisement d’origine (FERREIRA et DAITX, 2003).

Le sable est largement utilisé dans plusieurs régions. Comme agrégats de construction; industries de transformation des matériaux; traitement des eaux usées (DNPM, 2013).

La municipalité de Porto Grande à Amapá est située dans le centre de l’État à 108 kilomètres de la capitale Macapá. Sa population est estimée en 2018 à environ 21.484 habitants, avec une superficie de 4 428,013 km², ce qui se traduit par une densité de population de 3,82 habitants/km² avec l’Indice de développement humain – IDH de 0,64 (IBGE, 2018).

Dans les environs de la municipalité sont situés les gisements de sable, dont l’extraction est développée sur les terrasses probables de la rivière. Ces gisements sont situés à une distance de 4 à 6 kilomètres au sud de la ville. Le minéral qui constitue ces dépôts est généralement le quartz. Le sable de ces dépôts a une granulométrie fine et moyenne, et peut être des grains inclinés à sous-inclinés. La géométrie, les dimensions, la cubation et l’origine de ces dépôts ne sont pas encore bien connues. Ils se produisent près du contact de la plaine inondable côtière d’amapaense avec les roches altérées de la base cristalline. La municipalité de Porto Grande dispose d’une superficie de plus de 6 000 ha pour l’extraction du sable, des galets, du gravier, de l’argile et de l’argile (OLIVEIRA, 2010).

L’Areal de la société Morro Branco, où les échantillons de sable ont été prélevés, est situé autour du siège de la municipalité de Porto Grande dans un rayon de 4 km, au point de référence, à la coordonnée de latitude géographique: 78541,13 m N; longitude:463198.30 m E (MAGALHÃES et coll., 2007).

En ce qui concerne la caractérisation détaillée de l’échantillon, il est nécessaire de le séparer de la manière la plus appropriée, avec cela est effectué la fractionnement (DONAGEMMA et al., 2015).

La fractionnement physique de la matière organique peut quantifier les altérations causées par une gestion inadéquate liée aux tentatives de rétablissement du sol. D’autre part, la fractionnement chimique peut être appliqué dans l’évaluation de la teneur en carbone des fractions d’hymen du sol (SANTOS et coll., 2013).

Au Brésil, il existe plusieurs études sur la fractionnement physique du sol appliquées pour des études sur la matière organique du sol, mais ces études n’ont fait que quantifier la matière organique présente avec le limon, le sable et l’argile. D’autres études sur la fractionnement en laboratoire montrent la dynamique de la matière organique du sol (MOS) et la possibilité d’extraire cette matière organique dans les agrégats et ceux associés au sable, au limon et à l’argile (MACHADO, 2002).

Dans la fractionnement, centrifue de bol sont habituellement employées, où la granulométrie obtenue sera au-dessus de 80% moins de 2. Les méthodes utilisées pour la fractionnement peuvent être chimiques ou physiques. Dans la méthode physique, des processus granulométriques peuvent être utilisés, tels que la séparation à l’aide de tamis, ou processus densymétrique, comme séparation avec l’utilisation de solutions denses (CONCEIÇÃO et coll., 2015). Avant la fractionnement, il est nécessaire qu’il y ait une préparation de l’échantillon, où il est broyé et écrasé pour obtenir une taille maximale. Après l’étape de comminution, l’échantillon doit subir l’homogénéisation et le quartation, afin d’obtenir une fraction de celui-ci.  Ensuite, le matériau est pris à la fractionnement (LUZ et coll., 2004).

Dans la fractionnement de chimie est caractérisé par la formation de plusieurs substances, résultant du matériel initial (GALDINO, 2010).

Dans la fractionnement liquide-dense, au moins trois répétitions devraient être employées, puisque la fraction légère a la propriété d’être tout à fait variable (MACHADO, 2002). Fractionnement qui emploie la séparation liquide dense utilise des trémies qui séparent le volume optimal de chaque fraction à séparer. Les solutions qui sont généralement utilisées par ce type de méthode sont: solution de chlorure de zinc, dont la densité est de 1,8; la solution de chlorure de sodium a une densité de 2,2 ; polytungstate de sodium, métatungstate de sodium, SPT, qui ont une densité de 2.9 ; métatungstate au lithium, LMT, lithium hétéropolytungstate, LST, densité de 3,0 (LUZ et coll., 2004).

Il est assez courant d’utiliser des séparateurs magnétiques pour fractionner l’échantillon par la grande variété de séparateurs magnétiques existants. Le plus utilisé est le séparateur magnétique isodynamique Frantz, un séparateur magnétique très polyvalent. Le séparateur magnétique est composé d’une auge vibrante avec des inclinaisons dans ses directions longitudinales et transversales, qui est proche de deux électroaimants de courant réglable, qui déterminent la densité de débit du champ magnétique. La séparation des minéraux est déterminée par la pente latérale de l’auge, la vitesse d’écoulement des particules, leur inclinaison longitudinale, l’intensité de la vibration et la quantité de matière insérait dans l’entonnoir. Ces penchants longitudinals et latéraux se trouvent généralement à 25 ° et 15 ° respectivement, ce qui facilite la table de leurs caractéristiques minérales, mais peut varier dans un raffinement possible de la séparation.  La densité de flux magnétique du séparateur Frantz peut varier de 0 à 20 kG, son traitement est efficace dans les particules de particules de 0,833 mm à 74 μm (20 et 200 mailles) (LUZ et al., 2004).

Dans les particules qui dépassent la granulométrie de 0,833 mm, il y a une limite physique pour son débit, il est nécessaire d’augmenter le trou de l’entonnoir, mais nous pouvons avoir une efficacité élevée dans les particules plus petites, selon les propriétés du minerai (LUZ et al., 2004).

La déagglutination est un processus dans lequel les molécules à analyser sont suspendues, dans le but de désagrégation des particules où toutes sont individualisées et le restent pendant l’analyse. Pour que ce test se produise, il est nécessaire d’utiliser certaines substances de base qui stabilisent le pH. Les substances qui sont généralement utilisées pour effectuer la déagglutination sont : Hexamétaphosphate de sodium et pyrophosphate de sodium, mais le silicate de sodium peut également être utilisé (DIAS, 2004).

BUT

Faire l’analyse technologique des matériaux d’Areal Morro Branco, Porto Grande, Amapá, par fractionnement

MÉTHODE

Le sable a été retiré d’une zone sablonneuse dans la municipalité de Porto Grande – AP avec l’utilisation d’outils manuels pour la collecte. 03 (trois) échantillons provenant de différents points de composition différente ont été prélevés, en raison de l’existence de matière organique dans sa composition. Le silicate de sodium avec une concentration de 10% et le bromoforme ont été utilisés pour la décomposition de la matière organique de l’échantillon.

Ces procédures ont été déterminées dans l’échantillon sec de serre pendant 24 heures à environ 110ºC, et le pourcentage d’humidité (%U) a également été déterminé, qui a été déterminé dans l’échantillon original

La méthodologie utilisée pour effectuer les tests est indiquée à la figure 1 et décrite ci-dessous.

La figure 1 montre les étapes de la procédure méthodologique pour effectuer les tests.

Source: Les auteurs.

ÉCHANTILLONNAGE

Le sable a été recueilli à trois points distincts. Le premier point est situé N OO° 42’ 37.7’’, W 051° 19’ 56.2’’, avec une altitude de 82 mètres au niveau de la mer; le deuxième point N 00° 42’ 31.1’’, W 051° 19’ 53.6’’, avec une altitude de 76 mètres et le troisième point N 00° 42’ 33.4’’, W 051° 19’ 58.2’’, avec une élévation de 72 mètres dans l’AMorroreal Branco dans la municipalité de Porto Grande, Amapá, Brésil. Les échantillons ont été prélevés à des profondeurs de 20 à 40 centimètres (figure 2).

Figure 2 Montre la collection de matériel à Areal Morro Branco dans la municipalité de Porto Grande, Amapá, Brésil.

SÉCHAGE

L’échantillon de 1022,49 grammes (environ 1 kilogramme) a été placé dans la serre du laboratoire de traitement des minéraux de l’Institut fédéral d’Amapá (IFAP), à une température de 110 °C pendant 24 heures. L’échantillon, après enlèvement, contenait 936,50 grammes.

DÉTERMINATION DE L’HUMIDITÉ

La détermination de l’humidité est le pourcentage de liquidité dans un solide donné. Il peut être déterminé par l’équation :Où:

U%: Pourcentage d’humidité; Mu: Masse d’humidité; Mme: Masse sèche.

HOMOGÉNÉISATION ET QUARTEAMENTO

L’échantillon sec est homogénéisé afin d’obtenir une meilleure distribution du matériau. Ce processus est effectué sur une toile carrée, où tout le matériau est versé, visant à créer une forme fuselée, soulevant plus tard les bords de la toile, rendant le matériau plus homogène. Ensuite, le quartation est effectué, qui consiste à réduire la masse de l’échantillon prélevé, afin d’utiliser un aliquot pour effectuer les tests (figure 3).

La figure 3 montre l’homogénéisation et le quai.

DÉAGGLUTINATION

12,2 g de silicate de sodium (Na2OSi3) dissous dans un flacon volumétrique de 100 ml d’eau distillée ont été utilisés. Puis, 500g de l’échantillon de sable a été prélevé, il a été placé dans un bécher de 1L et de l’eau distillée a été immédiatement ajoutée. L’échantillon a été suivi à l’agitateur mécanique, où 10ml de la solution de silicate de sodium a été ajouté à chaque agitation. Quatre agitations avec la durée du temps ont été exécutées, respectivement de 5 min, 10 min, 30 min et 1 heure. Par la suite, l’échantillon a été prélevé dans la serre.

DÉPISTAGE

L’échantillon n’est pas passé par le processus de comminution, puisque c’était le sable et était déjà dans la taille appropriée pour les essais. Le sable a été retiré de la serre après le processus de déagglutination. Pour la séparation des fractions de taille des particules, le tamisage a été fait à l’aide de tamis avec une ouverture de 8# (maille), 16#, 35#, 60#, 80#, 100#, 200#, 250#, 325# et 400#. La retenue de chaque tamis a été utilisée pour l’analyse granulométrique.

FRACTIONNEMENT ET LIQUIDATION DENSE

La méthode choisie pour le test de fractionnement était par des moyens denses.

Il pesait dans une bouteille centrifuge 1 g de chaque tamis conservé de 60#, 80#, 100#, 200#, 250#, 325# et 400#. À l’aide d’une perle, 8 ml de bromoforme ont été ajoutés à chaque flacon, puis le matériau a été transporté à la centrifugeuse où il est resté pendant 30 minutes. Le matériau flottant a été séparé du bromoforme par filtration sous vide. Pour déterminer le pourcentage de flotteurs, les filtres utilisés ont été pesés avant l’essai et après filtration et séchage au four à 100 °C. Avec ces valeurs, il a été possible de faire la différence des masses des filtres et de déterminer, en grammes et en pourcentage, la quantité de flottement et coulé à partir des masses des échantillons avant le processus.

RESULTATS ET DISCUSSION

La valeur d’humidité est de 8,4 %, c’est-à-dire pour chaque 100 kg de l’échantillon de mélange solide-liquide, 8,4 % sont de l’eau. La valeur de cette humidité peut être une conséquence de la quantité de ressources en eau et de grandes zones forestières à la disposition des environs du sable et de la municipalité de Porto Grande (ROBACHER et al., 2013).

Du pourcentage de passant de l’échantillon de sable. Le pourcentage le plus élevé de passants se trouve dans le tamis à 8 mailles, avec une ouverture de 2400μm (figure 4).

Figure 4. Il montre le passage de l’échantillon de sable à travers les tamis.

Ce résultat se produit parce que le tamis à 8 mailles, parmi toutes les autres tamis utilisées, a une ouverture considérablement plus grande que les grains de sable. Le passage de l’échantillon dans les tamis de 200#, 250#, 325# et 400# peut avoir été entravé par les mailles de ces tamis ayant une ouverture inférieure au diamètre des grains de sable, qui est en moyenne de 0,214 mm (environ 214. La taille des particules de sable est influencée par les caractéristiques de l’endroit où se trouve le matériau (VINTEM et coll., 2003). Cela indique que l’endroit où l’échantillon de sable a été prélevé présente peut-être une plage de granulométrie où la plupart des particules sont supérieures à 214, ce qui suggère que les grains de sable du site sont inclinés à sous-inclinés (OLIVEIRA, 2010).

Entre le pourcentage de flottant et coulé dans la solution bromoforme. Il est vérifiable que le pourcentage le plus élevé présenté dans le graphique appartient au matériau coulé, tandis que le pourcentage le plus bas appartient au matériau flottant (figure 5).

Figure 5. Indique le pourcentage de solution bromoforme flottante et coulée.

En tenant compte du fait que la densité de bromoforme est de 2,89; 2,65 quartz; et celui du feldspath de 2,56 à 2,76, il est possible de remarquer que, éventuellement, le matériau flottant se compose de ces minéraux. Sachant que les minéraux de l’olivine et du pyroxène constituent également le sable et ses densités sont, respectivement: 3,27 à 4,37 et 3,4 à 3,5. On en déduit que le matériau coulé est probablement composé de ces minéraux. Par conséquent, ces minéraux ont une densité plus élevée que la densité bromoforme (DIAS, 2004).

CONCLUSION

Il a été vérifié par les tests et procédures effectués que l’humidité du sable de l’Areal Morro Branco est influencée par la matière organique résultant des zones forestières et des ressources en eau des environs de l’Areal. La granulométrie des points à partir duquel le sable a été recueilli dans le sable a des caractéristiques de grain incliné et sous-incliné.

À l’aide d’une densité bromoforme, il a été possible de se rendre compte que le sable à partir duquel l’échantillon a été prélevé a des agrégats de quartz, feldspath avec une densité inférieure à 2,89 g/cm3. Il a été suggéré que le sable peut également avoir des dérivés minéraux de sable avec une densité supérieure à 2,89 g/cm3, qui sont Olivine et Pyroxène.

RÉFÉRENCES

CONCEIÇÃO, P. C.  et al. Eficiência de Soluções Densas no Fracionamento Físico da Matéria Orgânica do Solo. R. Bras. Ci. Solo, v. 39, p. 490-497,  2015.

DIAS, J. A. A ANÁLISE SEDIMENTAR E O CONHECIMENTOS DOS SISTEMAS MARINHOS (Uma Introdução à Oceanografia Geológica).  Portugal: Universidade de Algarve, 2004. 84p.

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FERREIRA, G. C.; DAITX, E. C. A mineração de areia industrial na Região Sul do Brasil. Ouro Preto. R. Esc. Minas, v. 56, n. 1, p. 59-65,  2003.

GALDINO, L. C. Programa que quantifica o processo de cristalização fracionada e sua aplicação ao estudo de soleiras da Bacia do Paraná (Estado do Paraná). 2010.  (Doutorado). Universidade de São Paulo.

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[1] Technique minière. l’Institut d’éducation de base, technique et technologique de l’Amapá (IFAP).

[2] Technicien minier. l’Institut d’éducation de base, technique et technologique de l’Amapá (IFAP).

[3] Biologiste, Ph.D. en théorie et recherche comportementale, professeur et chercheur du degree course en chimie de l’Institut d’éducation fondamentale, technique et technologique de l’Amapá (IFAP).

[4] Biomédical, PhD en maladies topiques, professeur et chercheur du cours de médecine du campus de Macapá, Université fédérale d’Amapá (UNIFAP).

[5] Théologien, Docteur en psychanalyse, chercheur au Center for Research and Advanced Studies – CEPA.

[6] Technologie des matériaux. Master en génie mécanique, professeur et chercheur du diplôme en chimie de l’Institut d’éducation fondamentale, technique et technologique de l’Amapá (IFAP).

Envoyé : Mars, 2020.

Approuvé : mars 2020.

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Théologien, docteur en psychanalyse clinique. Il travaille depuis 15 ans avec la méthodologie scientifique (méthode de recherche) dans l’orientation de la production scientifique des étudiants en master et au doctorat. Spécialiste en études de marché et en santé.

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