Resumo Argilas obtidas da natureza contêm muitas impurezas. Portanto, para melhor utilização destes materiais, é necessária a sua selecção e purificação. Assim, o objetivo deste trabalho é de separar e purificar frações esmectíticas utilizando água como solvente em baixo fluxo misturada com uma argila bentonítica extraída de uma mina em Vitória da Conquista - Bahia / Brasil. Para tanto foi aplicado um método de separação de frações de argilas expansíveis baseado na Lei de Stokes - processo este denominado elutriação, de forma a garantir e expandir possíveis aplicações industriais deste material. As amostras foram caracterizadas por análise de difração de raios X, fluorescência de raios X e microscopia eletrônica de varredura. O método de Rietveld permitiu a quantificação das principais fases minerais: montmorilonita, caulinita, nontronita e quartzo, alcançando 85% em massa da fase montmorilonita ao fim do processo. Os resultados mostraram que o método utilizado foi eficiente para remover quase todo o quartzo, carbonatos e matéria orgânica a partir da amostra. Observou-se também uma distribuição monomodal de tamanhos de grão dos materiais elutriados com grãos finos, por volta de (18,1 ± 1,8) μm ao fim do processo. Concluiu-se que o método desenvolvido e aplicado mostrou resultados promissores a serem aplicados de modo a elutriar quilogramas de argilas e pode ser utilizado em escala industrial.

Abstract Clays obtained from nature have a lot of impurities. Therefore, for best using of these materials, it is necessary its selection and purification. Thus, the aim of this work is to separate and to purify the smectite fractions using water as a solvent at a low flux mixed with a bentonite clay extracted from a mine in Vitória da Conquista - Bahia / Brazil. For this a separation method of fractions of expandable clays based on the Stokes' Law was applied - this process is called elutriation, in order to ensure and to expand possible industrial applications of this material. The samples were characterized by analysis of X-ray diffraction, X-ray fluorescence and scanning electron microscopy. The Rietveld method enabled the quantification of main phase minerals: montmorillonite, kaolinite, nontronite and quartz, reaching 85% in mass of montmorillonite phase at the end of the process. Results showed that the method used was efficient to remove almost all quartz, carbonates and organic matter from the sample. It was also observed a monomodal grain size distribution of elutriated materials with thinner grains, around (18.1 ± 1.8) μm at the end of the process. It has been concluded that the method developed and applied showed promising characters to be applied to elutriate kilograms of clays and could be used in industrial scale.

Foram colecionados e analisados dados da literatura sobre condutividade iônica sigma e energia de ativação de condução E A, considerando o sistema binário silicato de sódio numa ampla faixa de composições. O modelo de Anderson e Stuart foi utilizado para descrever a tendência de decréscimo da energia de ativação EA com a concentração de álcalis neste sistema. Nesta análise foram considerados parâmetros experimentais tais como módulo de cisalhamento G e permissividade dielétrica relativa épsilon. Uma regra geral de condutividade foi observada em 194 de 205 vidros analisados quando se plota log sigma vs. E A/kB T, onde kB é a constante de Boltzmann e T é a temperatura absoluta. Isto significa que a relação de Arrhenius apresenta uma unicidade característica universal da forma sigma = sigma (E A,T) numa ampla faixa de composições (Na2O). Os resultados também mostraram que há uma forte correlação, por mais de 19 ordens de grandeza, da condutividade com o parâmetro E A/kB T. Uma explicação deste comportamento relaciona condutividade iônica e estrutura microscópica. O problema da separação de fases neste sistema também foi considerado.

We collected and analyzed literature data on ionic conductivity sigma and activation energy E A in the binary sodium silicate system in a wide composition range. The Anderson and Stuart model has been considered to describe the decreasing tendency of activation energy E A with alkali concentration in this system. In this analysis were considered experimental parameters, such as shear modulus G and relative dielectric permittivity epsilon. A general conductivity rule is found in 194 of 205 glasses, when one plots log sigma vs. E A/kB T, where kB is the Boltzmann constant and T is the absolute temperature. This fact means that the arrhenian relation has universal uniqueness of form sigma = sigma (E A,T) in wide Na2O composition range. The results also show that there is strong correlation by more than 19 orders of magnitude on conductivity with E A/kBT. An explanation for this behavior links ionic conductivity and microscopic structure. The problem of phase separation in this system is also considered.