Relatório Cal - Piexp

Prévia do material em texto

Universidade Federal do Rio de Janeiro 
Escola de Química 
EQI-472 – Processos Inorgânicos Experimental 
Professora: Lídia Yokoyama 
 
 
 
 
 
 
 
Processo de obtenção de Cal 
a partir de mármore e conchas 
 
 
 
 
 
Grupo 1: 
Carolina dos Santos Pereira 
Fabricio Pereira Botelho 
Karlos Gabriel Gouvea Santos 
 
Rio de Janeiro 
2018 
Índice: 
1. Introdução 
2. Objetivo 
3. Metodologia 
4. Resultados e discussão 
5. Conclusão 
6. Referências Bibliográficas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 
 
1. Introdução 
A cal, nome mais comumente utilizado para referir-se ao Óxido de Cálcio (CaO), é um 
elemento largamente utilizado no setor da construção civil para elaboração de argamassas e 
preparação dos processos de pintura​, sendo também muito importante nas ​indústrias farmacêutica, de 
celulose, cerâmica, cimenteira, siderúrgica e metalúrgica. Além de sua ampla utilização nestes 
setores, a cal é de grande importância no tratamento de águas industriais, sendo utilizada para 
correção de pH, diminuição da “dureza” da água, esterilização, remoção de sílica e coagulação de 
sais metálicos. 
Este material (CaO) geralmente é produzido através da queima de Carbonato de 
Cálcio(CaCO​3​) em fornos industriais, e a este processo denominamos de calcinação que gera. 
também, CO​2​, a partir da seguinte reação: 
CaCO ​3 (s) ​ CaO ​(s)​ + CO ​2 (g) 
A cal viva (CaO), por sua vez, passa por um processo de hidratação antes de ser utilizado na 
indústria, de acordo com a seguinte reação: 
CaO ​(s)​ + H ​2​O ​(l)​ → Ca(OH)​2 (aq) 
Dessa forma, gera-se o que chamamos de cal extinta (Ca(OH)​2​) que é utilizado para produção 
de argamassas na indústria de construção civil. 
 
 
2. Objetivos 
Estes experimentos tem como objetivo a obtenção de cal (sob a forma de óxido CaO, de 
carbonato CaCO₃, ou de hidróxido Ca(OH)₂), a partir de mármore e conchas de animais, e comparar 
o %m/m de CaO obtido em para diferentes granulometrias e temperaturas de queima. 
 
 
3 
 
3. Metodologia 
O processo de obtenção da cal a partir de matéria calcária (mármore, conchas de animais, 
entre outros) devem passar por processos de cominuição em britadores e/ou moinhos, de forma a 
reduzir ao máximo o tamanho de partícula e aumentar a razão Área superficial/Volume de partícula, 
e tornando mais eficiente a extração da cal. Para que isto seja garantido é necessária a posterior 
classificação das partículas em relação a seu tamanho. 
No experimento realizado, foram utilizadas diversas granulometrias de partícula. Os materiais 
base utilizados foram: mármore e conchas. Estes materiais encontravam-se disponíveis no 
laboratório já em várias de suas etapas de cominuição, desde o material inteiro ou “grosso” até o 
material particulado mais fino. 
Foram separados 450,0 g iniciais de cada um destes materiais. Estes foram então 
classificados utilizando-se o processo de peneiramento automático com rot-up em peneiras de 
diversos grau mesh por um período de 10 minutos cada. As peneiras utilizadas foram, em grau mesh: 
20, 28, 35, 80, 100, 200 e 325. Os detalhes do processo de classificação para mármore e conchas 
seguem as Tabelas 1 e 2. 
Tabela 1: Classificação de mármore 
MÁRMORE 
Peneira 
(Mesh) 
Diâmetro médio 
(mm) 
Peso da peneira 
(g) 
(Peso da Peneira 
+ Fração 
retirada) 
(g) 
Peso do material 
retido 
(g) 
20 0,841 406,0 486,0 80,0 
28 0,595 441,0 501,0 60,0 
35 0,420 351,0 477,0 126,0 
80 0,177 398,0 514,0 116,0 
100 0,149 424,0 444,0 20,0 
200 0,074 330,0 342,0 12,0 
325 0,044 397,0 426,0 29,0 
Fundo - 352,0 357,0 5,0 
 
4 
 
Tabela 2: Classificação de conchas 
CONCHAS 
Peneira 
(Mesh) 
Diâmetro médio 
(mm) 
Peso da peneira 
(g) 
(Peso da Peneira 
+ Fração 
retirada) 
(g) 
Peso do material 
retido 
(g) 
20 0,841 406,0 652,0 246,0 
28 0,595 441,0 484,0 43,0 
35 0,420 351,0 386,0 35,0 
80 0,177 398,0 465,0 67,0 
100 0,149 424,0 427,0 3,0 
200 0,074 330,0 356,0 26,0 
325 0,044 397,0 426,0 29,0 
Fundo - 352,0 362,0 10,0 
 
Após o processo de classificação em peneira, foram separados os materiais retidos nas 
peneiras de 28 e 325 mesh, além do material “grosso” não peneirado. Estes mesh foram selecionados 
de forma que as três granulometrias escolhidas para calcinação e análise apresentação morfologia 
visualmente diferente. 
Posteriormente ao processo de classificação, foram pesados aproximadamente 10,0 g de cada 
material, para as três granulometrias, em cadinhos de porcelana, de forma a se obter amostras para 
calcinação em temperaturas de 700ºC e 900ºC, como detalhado na Tabela 3. 
 
 
 
 
 
5 
 
 
Tabela 3: Detalhamento das amostras pré-calcinação 
Pré-calcinação 
Mármore Granulometria 
Peso do 
cadinho 
(g) 
(Peso do cadinho + 
amostra) 
(g) 
Peso da amostra 
(g) 
T = 700ºC 
325 Mesh 41,3763 51,3548 9,9885 
28 Mesh 42,4682 52,4771 10,0089 
Inteira 28,5396 38,3706 9,8310 
T = 900ºC 
325 Mesh 45,4605 55,4311 9,9706 
28 Mesh 34,0097 44,0123 10,0026 
Inteira 42,8300 52,6051 9,6751 
Conchas Granulometria 
Peso do 
cadinho 
(g) 
(Peso do cadinho + 
amostra) 
(g) 
Peso da amostra 
(g) 
T = 700ºC 
325 Mesh 32,8820 42,8948 10,0128 
28 Mesh 34,2560 44,2724 10,0164 
Inteira 36,3058 46,4776 10,1718 
T = 900ºC 
325 Mesh 33,8339 43,8444 10,0127 
28 Mesh 45,2978 55,4389 10,1419 
Inteira 30,6506 40,2138 9,5478 
 
Após a calcinação, as amostras foram passadas para um dessecador. A seguir, o peso de cada 
cadinho com a amostra após a calcinação foi anotado para avaliar a quantidade de amostra restante 
em cada cadinho, como mostra a Tabela 4. As amostras após os processos de calcinação estão como 
representadas na Figura 1. 
 
 
6 
 
Tabela 4: Detalhamento das amostras pós-calcinação 
 Pós-calcinação 
Mármore Granulometria 
(Peso do cadinho + 
amostra) 
(g) 
Amostra restante 
(g) 
T = 700ºC 
325 Mesh 51,0116 9,6353 
28 Mesh 52,2806 9,8124 
Inteira 38,2382 9,6986 
T = 900ºC 
325 Mesh 53,0743 7,6138 
28 Mesh 40,7041 6,6944 
Inteira 49,2294 6,3994 
Conchas Granulometria 
(Peso do cadinho + 
amostra) 
(g) 
Amostra restante 
(g) 
T = 700ºC 
325 Mesh 42,3427 9,4607 
28 Mesh 43,7360 9,4800 
Inteira 45,7759 9,4701 
T = 900ºC 
325 Mesh 41,7751 7,9412 
28 Mesh 52,7158 7,4180 
Inteira 36,6028 5,9522 
 
7 
 
 
Figura 1: Amostras pós calcinação. 
Feito isso, cada amostra foi colocada em um gral para ser macerada com um pistilo e 
posteriormente pesou-se 1g de cada amostra em vidro de relógio. Foi transferido 1g de cada amostra 
para bécheres de 500 mL; mediu-se 50 ml de HCl 10% numa proveta, adicionou-se 20 ml do ácido 
no bécher a agitou-se com bastão de vidro, mais 30 ml do ácido foram adicionados. As soluções 
foram filtradas para balões volumétricos de 250 ml, os quais foram agitados e aferidos como mostra 
a Figura 2. Feito isso, transferiu-se 10 ml da solução e 50 ml de água destilada para um Erlenmeyer. 
Após a diluição, 2,5 ml de NaOH 20% foram adicionados ao Erlenmeyer, seguido da adição do 
indicadormurexida. Em seguida foi feita a titulação da solução com EDTA 0,01 M, em duplicata, 
anotando-se os volumes correspondentes até a solução passar de uma coloração rosa pálida para uma 
coloração roxa. Os volumes de EDTA gastos nas titulações estão representados na Tabela 5. 
 
 
 
 
 
 
 
8 
 
Tabela 5: Titulação das amostras com EDTA. 
Mármore Granulometria 
Volume de 
EDTA gasto 
(mL) 
Alíquota 1 
Volume de 
EDTA gasto 
(mL) 
Alíquota 2 
Volume de 
EDTA gasto 
(mL) 
MÉDIA 
 
%m/m de 
CaO 
T = 
700ºC 
325 Mesh 2,0 2,0 2,00 0,29 
28 Mesh 1,0 1,1 1,05 0,15 
Inteira 0,8 0,8 0,80 0,12 
T = 
900ºC 
325 Mesh 2,9 2,8 2,85 0,52 
28 Mesh 3,1 3,1 3,10 0,65 
Inteira 2,9 2,9 2,90 0,63 
Conchas Granulometria 
Volume de 
EDTA gasto 
(mL) 
Alíquota 1 
Volume de 
EDTA gasto 
(mL) 
Alíquota 2 
Volume de 
EDTA gasto 
(mL) 
MÉDIA 
 
%m/m de 
CaO 
T = 
700ºC 
325 Mesh - - - - 
28 Mesh - - - - 
Inteira - - - - 
T = 
900ºC 
325 Mesh 4,0 4,1 4,05 0,71 
28 Mesh 3,3 4,8 4,05 0,76 
Inteira 5,8 5,8 5,80 1,36 
 
9 
 
 
Figura 2: Amostras diluidas em balões volumétricos de 250mL. 
 
 
A abertura com HCl das amostras calcinadas seguem as seguintes reações, em relação ao 
produto obtido pela calcinação: 
 
CaO + 2 HCl → CaCl₂ + H₂O 
Ca(OH)₂ + 2 HCl → CaCl₂ + 2 H₂O 
CaCO₃ + 2 HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O 
CaCO₃ + Ca(OH)₂ + 4 HCl → 2 CaCl₂ + CO₂ + 3 H₂O 
 
A porcentagem de óxido de cálcio (CaO) foi calculada a partir da seguinte equação: 
 
m/m CaO V edta(mL) [EDTA] 40) assa da amostra (g)% = ( * * 1 ÷ m 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
4. Resultados e discussão 
A partir da equação anteriormente mencionada, foram obtidos os seguintes resultados para 
%m/m CaO apresentados na Tabela 6: 
 
Tabela 6: %m/m CaO obtida após titulação com EDTA 
 Mármore Conchas 
Temperatura Granulometria 
 
%m/m de 
CaO 
 
%m/m de 
CaO 
T = 700ºC 
325 Mesh 0,29 - 
28 Mesh 0,15 - 
Inteira 0,12 - 
T = 900ºC 
325 Mesh 0,52 0,71 
28 Mesh 0,65 0,76 
Inteira 0,63 1,36 
 
A partir dos resultados apresentados acima na Tabela 6, e de acordo com a teoria na qual a 
metodologia aplicada se baseia, pode-se perceber que apenas as amostras de mármore calcinadas a 
700ºC apresentaram os resultados esperados em relação à granulometria, sendo a %m/m CaO obtida 
ao final do processo é inversamente correlacionada ao tamanho de partícula, ou seja, quanto menor a 
partícula, maior a área superficial para a reação de calcinação e subsequentemente, maior a 
porcentagem de CaO obtida. O mesmo não ocorreu com as amostras de mármore e conchas que 
sofreram processo de calcinação a 900ºC. Isto pode ter sido ocasionado por erros experimentais 
incorridos pelo manuseio do experimento por diferentes pessoas. Além disto, as porcentagens obtidas 
para esta temperatura (900ºC) apresentaram valores próximos, de forma que, considerando-se os 
erros inerentes ao processo experimental, pode-se considerar que os resultados estão dentro da 
expectativa. 
11 
 
A comparação entre os valores obtidos para a calcinação das amostras de mármore a 700ºC e 
900ºC também apresentaram resultados dentro das expectativas, sendo a porcentagem de CaO obtida 
na calcinação na mais elevada temperatura maior. 
Os teores de cal obtidos na calcinação das amostras de conchas de animais foi maior do que o 
obtido para as amostras de mármore. Isto era esperado, uma vez que as conchas desses animais 
marinhos são formadas quase totalmente por calcário. 
O resultado obtido para a amostra de conchas de granulometria “inteira” foi discrepante e 
incorreto. Tal fato pode ter ocorrido devido a erros experimentais ou perda de massa de amostra 
durante o processo de calcinação. 
É importante ressaltar que os experimentos de titulação com EDTA para as amostras de 
conchas calcinadas a 700ºC não foi realizada devido à falta de tempo necessário para tal mediante a 
aprovação da professora. 
 
5. Conclusão 
De acordo com os resultados apresentados na seção anterior deste relatório, pode-se concluir 
que, de forma geral, os resultados seguiram as expectativas, sendo o teor de cal obtido na calcinação 
de conchas, e a 900ºC mais elevado. Os valores próximos obtidos pelas granulometrias diferentes 
foram considerados como estando dentro do erro experimental. 
 
6. Referências Bibliográficas 
❖ https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=1417 
❖ http://universodasexatas.blogspot.com.br/2013/06/materiais-de-construcao-obtencao-da-cal.ht
ml 
❖ https://pt.wikipedia.org/wiki/Cal 
❖ Apostila de Processos Inorgânicos Experimental 
12