A eficiência do poliacrilato de sódio como agente

A eficiência do poliacrilato de sódio como agente dispersante na moagem ultrafina de
alumina para a obtenção de nanopartículas
Bruno Pereira dos Santos*
*[email protected], bolsista de mestrado do CNPq
Laboratório de Tecnologia Mineral, PEMM-COPPE-UFRJ
CP 68505, 21941-972, Rio de Janeiro, RJ
Resumo
Os nanomateriais podem ser obtidos a partir de qualquer método capaz de produzir partículas muito finas.
Além da síntese química de nanopartículas, estas podem ser obtidas através de processos físicos, como a
moagem ultrafina a úmido. Porém, este processo apresenta como fator limitante o aumento da viscosidade
em decorrência das partículas finas geradas no mesmo. A utilização de dispersantes adequados permite o
controle da viscosidade contribuindo para um aumento na eficiência da moagem. Nesse trabalho, foram
realizadas moagens de alumina com percentuais de poliacrilato de sódio, onde 4% de dispersante
apresentou os melhores resultados.
Palavras-chave: moagem ultrafina, alumina, poliacrilato de sódio.
Introdução
Os materiais nanoestruturados podem ser obtidos
a partir de qualquer método capaz de produzir
partículas muito finas. Dentre os métodos que têm
sido utilizados para tal fim está a consolidação de
partículas ultrafinas produzidas por evaporação
[1]. Além da síntese direta de nanopartículas por
métodos químicos, a moagem a úmido em
moinhos de meio agitado é adequada para a
obtenção de tais partículas em fase líquida
apresentando altas concentrações de sólidos [2].
Tendo em vista o fato de que a finura das
partículas aumenta com o tempo de moagem, na
moagem ultrafina a úmido, que é um processo por
meio do qual são obtidos sólidos de granulometria
muito baixa e alta concentração de sólidos, as
propriedades de superfície tendem a ser
predominantes no sistema. Interações entre as
partículas, como forças eletrostáticas e de Van
der Waals, levam à aglomeração das partículas,
que resulta em variações na reologia.
A adição de um dado dispersante em uma polpa
pode levar à diminuição da viscosidade da
suspensão, permitindo atingir uma alta
concentração de sólidos. Na ausência de
dispersantes, a percentagem (em massa) máxima
de sólidos em uma lama, na moagem ultrafina a
úmido (em moinhos de meio agitado), é cerca de
50%; já com dispersantes adequados pode
chegar a até 80% [3].
O objetivo desse estudo foi analisar a eficiência
da utilização do poliacrilato de sódio como agente
dispersante na moagem ultrafina a úmido da
alumina (óxido de alumínio).
Materiais e métodos
A alumina utilizada no estudo foi cedida pela
Alcoa Alumínio S. A. O poliacrilato de sódio foi
comprado na Resinac Indústrias Químicas.
Primeiramente, foram realizadas medidas de
potencial zeta, em um equipamento da Rank
Brothers Ltda, UK, modelo Mark IV, havendo uma
caracterização da alumina quanto à carga
superficial. As suspensões de alumina foram
preparadas em solução de NaCl 10-3 mol.L-1, para
que a força iônica permanecesse constante.
As moagens a úmido foram realizadas no moinho
atritor 1-S Laboratory Attritor da Union Process.
As percentagens volumétricas de corpos
moedores (de nitreto de silício) esféricos de 5 mm
de diâmetro, de água destilada e de alumina na
câmara de moagem foram, respectivamente,
40%, 52% e 8%.
Painel PEMM 2010 – 29 e 30 de novembro de 2010
As percentagens mássicas de poliacrilato de
sódio (PAS) em relação às massas de alumina
pesadas em cada moagem foram 0%, 1%, 2%,
3% e 4%.
As análises granulométricas das suspensões
após as moagens e dos respectivos
sobrenadantes, após sete dias, foram realizadas
no Mastersizer 2000E, MALVERN.
Após sete dias, foram realizadas análises
granulométricas
dos
sobrenadantes
das
suspensões submetidas à moagem. A Figura 3
ilustra as distribuições granulométricas dos
mesmos.
Resultados e discussão
Através das medidas de potencial zeta, podemos
observar em quais valores de pH, uma suspensão
apresenta estabilidade; quanto maior o módulo do
potencial zeta, maior é a estabilidade da mesma.
Como os pHs das suspensões estavam em torno
de 6,5 e observando a Figura 1, pode-se afirmar
que as mesmas apresentavam certa estabilidade
Figura 3 – Percentual de partículas versus tamanho de
partículas.
Conclusões
A utilização de poliacrilato de sódio, como agente
dispersante, na moagem ultrafina de alumina
proporcionou bons resultados concernentes à
estabilização das suspensões e à diminuição dos
tamanhos das partículas. Onde no sobrenadante
da suspensão que continha 4% de PAS, 10% das
partículas apresentaram diâmetros inferiores a
0,136 µm.
Agradecimentos
Figura 1 – Potencial zeta versus pH.
De acordo com a Figura 2, observa-se a
influência positiva do poliacrilato de sódio (PAS)
na moagem ultrafina da alumina .
Ao CNPq, à Alcoa Alumínio S. A., ao Labest e à
Petrobrás.
Referências
[1] Hasegawa, M. et al., 2001,
Technology, v. 114, pp. 145-151.
Powder
[2] Knieke, C.; Sommer, M.; Peukert, W., 2009,
Powder Technology, v. 195, pp. 25-30.
[3] He, Mingzhao; Wang, Yanmin; Forssberg,
Eric, 2006, Powder Technology, v. 161, pp.
10-21.
Figura 2 – Percentual de partículas versus tamanho de
partículas.
Painel PEMM 2010 – 29 e 30 de novembro de 2010