Universidade Federal do Piauí

Centro de Ciências da Natureza

Departamento de Biologia

Mineralogia

ANÁLISE DE CALCÁRIO

WANDERLEY MATOS GONÇALVES

Teresina-PI, Maio de 2012.

INTRODUÇÃO

O que é calcário e quais suas aplicações?

Os calcários são rochas essencialmente formadas por carbonatos de cálcio e

magnésio em diferentes proporções, podendo conter ainda umidade, matéria

orgânica, sílica, óxidos de ferro, alumina e/ou manganês. Sendo usados em

diferentes setores (SCHNITZLER et al, 2001).

Talvez não haja outras rochas com uma variedade de usos tão ampla quanto

o calcário. Essas rochas são usadas na obtenção de blocos para a indústria da

construção, material para agregados, cimento, cal e até rochas ornamentais. As

rochas carbonatadas e seus produtos são também usados como fluxantes,

fundentes, matéria-prima para as indústrias de vidro, refratários, carga, agentes para

remover enxofre, fósforo e outros na indústria siderúrgica, abrasivos, corretivos de

solos, ingredientes em processos químicos, dentre outros. A calcita (CaCO3) é o

principal constituinte mineralógico dos calcários e mármores com elevada pureza. O

calcário encontrado extensivamente em todos os continentes é extraído de pedreiras

ou depósitos que variam em idade, desde o pré-cambriano até o holoceno. As

reservas de rochas carbonatadas são grandes e intermináveis, entrementes, a sua

ocorrência com elevada pureza corresponde a menos que 10% das reservas de

carbonatos lavradas em todo mundo (DE ALMEIDA & SAMPAIO, 2005).

Na classificação mineralógica das rochas calcárias, deve ser considerada a

variação nas proporções de calcita, dolomita, bem como dos componentes não

carbonatados. Tal procedimento é útil na descrição da rocha, especialmente quando

combinado com os parâmetros de textura, entretanto não se adapta muito bem

quando são abordadas aplicações industriais desse bem mineral. Embora calcita e

dolomita possam ser igualmente utilizadas em várias aplicações, em certos casos as

suas características químicas são essenciais. A composição química da rocha é

mais importante que a mineralógica e ainda devem ser especificados os teores de:

CaCO3 ou CaO, MgCO3 ou MgO, afora a quantidade máxima de impurezas que

pode ser tolerada(De Almeida & Sampaio, 2005).

A ANÁLISE DE CALCÁRIO

Várias técnicas e métodos são empregados para se analisar o calcário, mas

aqui será abordada a Termogravimetria (TG), Termogravimetria Derivada (DTG),

Análise Térmica Diferencial (DTA) todas capazes de operar da temperatura

ambiente até 1500 °C e sendo constituídas por um instrumento, ou seja, um

Termoanalisador e, por fim, titulação complexométrica com EDTA usando amostra

representativa e hipotética de calcário.

2.1. Termogravimetria (TG)

A Termogravimetria é uma técnica na qual a massa de uma substância é

medida em função da temperatura, temperatura de resfriamento ou aquecimento,

(Aquecimento para o calcário) enquanto esta substância é submetida a um

programa de controle de temperatura. Neste presente caso, o calcário é analisado

medindo previamente a sua massa e colocada em cadinho de -alumina (na faixa de

miligramas) em uma atmosfera de gás carbônico a um fluxo conhecido e

determinado (dado em mL/min) e a uma rampa ou razão de aquecimento (dada em

°C/min). Logo pela sua reação de decomposição:

CaCO3 CaO + CO2(g)

É possível de se determinar a porcentagem de CaCO3 ou CaO e sua massa

real nesta equação química estequiométrica.

2.2. Termogravimetria Derivada (DTG)

A técnica de termogravimetria derivada consiste em calcular e fornece a

primeira derivada da curva de termogravimetria, TG, em função do tempo ou da

temperatura aparecendo picos que representam as perdas de massa (antes

observadas na TG). Logo esta técnica segue as mesmas condições da técnica

anterior, a termogravimetria, o que distingui é a resposta ou o resultado desta. O

calcário pode então ser analisado e determinado da mesma forma.

FIGURA 1 – Gráfico mostrando os resultados de TG (curva sigmoidal) e DTG (picos em

tracejado) de uma amostra de calcário (perda de massa % (mg; dm/dt)xTemp. °C).

2.3. Análise térmica Diferencial (DTA)

Já esta técnica engloba as duas anteriores em termos de resposta de análise

só que esta faz uso de uma referência, ou seja, um cadinho de referência com

material de referência e sob as mesmas condições do outro sendo sua diferença de

temperatura medida em função da temperatura ambos no mesmo programa

controlado de temperatura. Para se analisar o calcário por esta análise instrumental

coloca-se o calcário em um cadinho e outro vazio ambos sob mesmo programa de

temperatura e condições.

FIGURA 2 – Resultado de DTA da mesma amostra de calcário da figura 1 (Ta – Tr = dif. de

temp.).

2.4. Titulação complexométrica com EDTA

Primeiramente necessita-se dissolver a amostra de calcário com ácido

clorídrico a uma concentração molar conhecida aquecendo em bico de bunsen por

quinze minutos em béquer coberto com vidro de relógio, por exemplo, e o lavando

com água destilada sendo logo em seguida seco em chapa aquecedora, em

temperatura em que não ocorra calcinação. Após seco e frio adiciona-se certo

volume de ácido clorídrico e água destilada aquecendo-se até ferver por cinco

minutos, filtra-se e recolhe o filtrado em balão volumétrico lava-o com ácido clorídrico

e água destilada e completa o volume. Com esta solução será feita a titulação com

EDTA (triplicata) em pH ideal e com indicadores metalocrômicos específicos. A

média dos resultados obtidos serão os teores de cálcio contido no calcário.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

As análises térmicas instrumentais são bem mais rápidas e dão o mesmo

resultado da titulação com EDTA sendo até mais confiáveis do que as titulações que

podem ocorrer muitos erros de operação, só que estas custam mais por ter de terem

um aparelho termoanalisador, cadinhos de alumina, fluxos de gases enquanto a

titulação é feita em qualquer laboratório químico.

A reação química simbolizada pela equação química é completamente:

CaCO3 CaO + CO2(g)

MgCO3 MgO + CO2(g)

E por estas reações se pode determinar os percentuais de CaO e MgO ou de

CaCO3 e MgCO3.

As principais rochas carbonatadas mais comercializadas, em todo mundo, são

calcário e dolomito. São rochas sedimentares compostas basicamente por calcita

(CaCO3), enquanto os dolomitos são também rochas sedimentares compostas,

basicamente, pelo mineral dolomita (CaCO3.MgCO3). De longe, a calcita apresenta

maior valor econômico, comparada às demais, dolomita, mármores e greda ou giz.

A aragonita (CaCO3) possui a mesma composição química da calcita,

entretanto, difere na estrutura cristalina. Seu aproveitamento econômico acontece

apenas para os depósitos de conchas calcárias e oolitas. Trata-se de um mineral

metaestável, cuja alteração resulta na calcita, a forma mais estável. Outros minerais

carbonatados, notadamente, ankerita (Ca2MgFe(CO3)4 e a magnesita (MgCO3),

estão comumente associados ao calcário e ao dolomito, contudo em menor

quantidade.

A similaridade entre as propriedades físicas dos minerais carbonatados

resulta numa dificuldade na identificação, ou melhor, na distinção entre eles. Em

decorrência disso, são utilizados recursos adicionais de identificação, além do uso

convencional das propriedades físicas desses minerais e/ou rochas. Desse modo, os

recursos de análises químicas e de difração de raios X, microscopia eletrônica e

muitas outras.

REFERÊNCIAS DANA, J. D., Manual de Mineralogia, vols. 1e2 (trad.) Ed. da Univ. de São Paulo,

1969. DE ALMEIDA, S. L. M. & SAMPAIO, J. A., Calcário e dolomito, cap. 15 in: Rochas & minerais industriais: Usos e especificações. CT-2005-132-00, RJ, 2005. DUVAL, V. Inorganic thermogravimetry analisys. 2. ed. Amsterdam. ERNST, W.G., Minerais e Rochas, trad. de Evaristo R. FILHO, Ed. Edgar Blucher Ltda, 1971. SCHNITZLER et al. Proposta de análises rápidas de calcário da região de Ponta Grossa por termogravimetria comparadas com titulações complexométricas clássicas. PUBLICATIO UEPG, vol. 6, No. 1, p. 37-46, 2001.