Redução de óxidos de ferro por reação com borohidreto de sódio.

Abstract

A redução química de íons de metais de transição em meio aquoso por ação do íon borohidreto foi aplicada por vários pesquisadores na síntese de ligas amorfas do tipo Fe-B. Neste projeto, fez-se o uso de partículas de óxidos de ferro suspensas em água, ao invés de íons em solução, na preparação de ligas amorfas. Este estudo é uma nova rota de produção de ligas de Fe-B amorfas e ferro metálico que é eventualmente formado. Os óxidos de ferro considerados neste trabalho foram a hematita natural e sintética (a-Fe2O3) e goetita sintética (a-FeOOH). A caracterização de ambos, precursores e produtos da reação, foi realizada principalmente pela espectroscopia Mössbauer, mas outras técnicas analíticas complementares também foram usadas (exemplo: difração de elétrons e ILEEMS). Esta combinação de tentativas relevantes de aproximação do material de pesquisa tornou-se possível adquirir uma compreensão qualitativa e quantitativa dos produtos obtidos. A redução química de um concentrado de minério de ferro contendo basicamente especularita formou a primeira (e cronologicamente inicial) parte deste trabalho. Para este estudo exploratório foi considerada somente uma mistura do precursor a-Fe2O3/NaBH4. Subseqüentemente, investigou-se a adição de diferentes quantidades de borohidreto de sódio em amostras de hematita e goetita. Neste caso foram usadas três diferentes proporções em massa entre o óxido de ferro e o NaBH4, as quais foram: 1:2, 1:8 e 1:16. No estudo em que se usou diferentes concentrações do agente redutor, notou-se a produção de ligas Fe-B com o teor de boro aumentando à medida que a concentração de borohidreto adicionada aumentou. O teor de boro nas amostras, que é posteriormente observado, sugere que o mesmo causou efeito nos processos de cristalização e posteriormente oxidação da fase amorfa. Finalmente, o ILEEMS indicou que as reações de redução ocorrem preferencialmente na superfície dos grãos de óxidos. Consequentemente, quanto maior a área superficial, maior será o teor de redução, como foi observado. Por outro lado, apesar da goetita sintética usada ser de tamanho de partícula similar ao da hematita sintética, a mesma reage muito menos com o NaBH4 do que a hematita. Em resumo, os resultados desta pesquisa mostraram que a produção de ligas amorfas Fe-B utilizando-se partículas de óxidos de ferro em suspensão, é possível, e que para altas concentrações de borohidreto nas misturas do precursor a-Fe2O3/NaBH4 é possível obter também partículas de a-Fe. No entanto, a redução total do óxido de ferro não pôde ser completa sob as condições de reação aplicadas.