Tratamento de Minérios

CETEM Tratamento de Minérios – 5ª Edição 731
levaram as leis de Fick a servir como diretriz para a determinação de expressões que
explicam o processo de difusão como sendo um processo cinético, termicamente
ativado. O repetido trabalho de medições de concentração, em diversos tempos e
temperaturas de ensaio, mostrou que a difusividade de muitos materiais obedece à
Equação de Arrhenius, Equação [8].
⎛ Q ⎞
−⎜
⎟
= D ⎝ RT ⎠
0 e
D [8]
onde D é a difusividade(cm 2 .s -1 ), D 0 é o coeficiente cinético de difusão, constante
para cada tipo de material e temperatura, e que leva em consideração variações de
entropia (cm 2 .s -1 ), Q é a energia de ativação (calorias/mol), R é a constante dos gases
(1,98 cal/mol o K) e T é a temperatura absoluta (K).
Diferentes materiais possuem diferentes difusividades e, assim, abordagens mais
aprofundadas sobre esse assunto levaram a explicações do fato, em função de haver
diferenças de natureza:
Física: relativas a defeitos na estrutura, tais como a presença de lacunas, interstícios,
sítios e outros;
Estrutural: contornos de grão, superfície de contato, porosidades, trincas;
Química: tipos de ligações existentes entre os átomos e moléculas (iônicas, covalentes,
metálicas, atração eletrostática, pontes de hidrogênio etc).
Morfológica: materiais amorfos, vítreos e cristalinos.
Para as pelotas de minério de ferro, onde há porosidade entre e dentro das
partículas de minério e formação de escória, o processo de difusão não ocorre seguindo
um modelo pré-estabelecido. A difusão acontece entre as partículas de minério de ferro
e entre estas e as fases escorificadas. Estas últimas, por sua vez, têm seus átomos
difundidos entre si e entre outras fases escorificadas contendo espécies diferentes.
Como descrito por Meyer (1) , a presença de CaO, por exemplo, favorece a difusão
atômica, aumentando a mobilidade de elétrons na estrutura das pelotas. Isto ocorre
porque o CaO reage com a hematita e com a sílica, formando fases escorificadas
fundidas, cujo ponto de fusão normalmente se encontra em torno de 1250 o C,
temperatura esta atingida e superada durante o processo de queima. A presença de
uma fase líquida, capaz de dissolver algumas das partículas sólidas, produz um caminho
de transporte que é geometricamente o mesmo caminho pelo contorno do grão na
sinterização de fase sólida (13) . Essas fases, em contato com a superfície das partículas de
hematita, funcionam como um veículo de transporte para o processo de difusão
atômica. Como já foi dito anteriormente, a difusão atômica é um fenômeno
termicamente ativado, o que significa que há uma energia mínima necessária para que
ocorra a movimentação atômica e iônica entre as partículas de minério.