Resumo O presente trabalho descreve um estudo comparativo das propriedades química e mineralógica de birnessita natural (BIR-AZ) proveniente da mina do Azul (Província Mineral de Carajás, Brasil) e seu análogo sintético obtido pelo método sol-gel (K-OL-SG). As caracterizações foram realizadas por difração de raios X, espectroscopia FT-Raman, análise térmica (TG-DTA), microscopia eletrônica de varredura e análise química. Os resultados confirmam a presença das fases lamelares com sistema monoclínico, grupo espacial C2/m e com os seguintes parâmetros de cela unitária: BIR-AZ, a = 5,148 Å; b=2,843 Å, c=7,175 Å e β = 100,75º; K-OL-SG, a = 5,150 Å; b = 2,846 Å, c = 7,214 Å e β = 101,29º. Birnessita possui estabilidade térmica próxima a 600 ºC, enquanto seu análogo sintético acima de 900 ºC. Bandas obtidas por espectroscopia Raman foram observadas a 635, 570 e 410 cm-1 e atribuídas às deformações Mn-O e K-O na estrutura lamelar. O estudo da morfologia dos produtos revela que birnessita se apresenta como folhas tabulares de 1 a 5 µm, enquanto que o composto sintético possui morfologia em glóbulos (< 1 μm) dispostos aleatoriamente.

Abstract This paper presents a comparative chemical and mineralogical study of birnessite (BIR-AZ) collected from Azul mine (Carajás Province, Brazil) and its synthetic analogous synthesized by sol-gel method. The products were characterized by X-ray diffraction, FT-Raman spectroscopy, thermal analysis (TG-DTA), scanning electron microscopy (SEM) and ICP-MS techniques. The results obtained confirm the presence of well-defined layer structures having monoclinic system, C2/m space group and the unit cell parameters are: BIR-AZ, a = 5.148 Å; b=2.843 Å, c=7.175 Å, and β = 100.75º; K-OL-SG, a = 5.150 Å; b = 2.846 Å, c = 7.214 Å, and β= 101.29º. The birnessite from Azul mine ores shows thermal stability up to 600 ºC, whereas its synthetic analogous, above 900 ºC. FT-Raman bands at 635, 570 and 410 cm-1 were identified and attributed to the Mn-O and K-O bond deformations in the birnessite structure. SEM images reveals that the manganese oxide mineral consist of platy packed particles of about 1 to 5 µm. By contrast, the morphology of the synthetic compound displays randomly arranged globules (<1 µm).

Minerais de óxidos de Mn com estrutura em túnel, hollandita (Apuí, Amazonas, Brasil, zona em prospecção) e criptomelana (Urucum, Mato Grosso do Sul, Brasil) foram isolados e caracterizados quanto à composição química, mineralógica, estabilidade térmica e morfologia. As seguintes técnicas foram utilizadas para caracterização: microscopia eletrônica de varredura-EDS, análise térmica (TG-DTA) e difração de raios X estático e com aquecimento contínuo entre 100-900 ºC. As seguintes fórmulas empíricas, calculadas com base em 16 átomos de oxigênios foram obtidas: (Ba0,18K0,12Ca0,02Pb0,04)0,76(Mn6,34Al0,61Si0,25Fe0,24Ti0,08)7,54O(16)0,4H2O para hollandita e (K0,9Na0,04Ca0,03Sr0,04)1,04(Mn7,38Fe0,28Al0,27Si0,08)8O16 para criptomelana. Mediante o uso de microscopia eletrônica de varredura foi possível diferenciar a morfologia da hollandita e da criptomelana. Os resultados de DRX e TG-DTA mostraram que os minerais apresentaram estabilidade térmica acima de 900 ºC.

The tunnel-structure manganese oxide minerals, hollandite (Apuí, Amazonas state, Brazil, area in prospection) and cryptomelane (Urucum, Mato do Sul Grosso state, Brazil) were isolated and characterized chemical, mineralogical, thermal and morphologically. The following techniques were employed: scanning electron microscopy-EDS, thermal analysis (DTA-TG), X-ray diffraction with continuous-heating. The empirical formula, were calculated on the basis 16 oxygen gave as (Ba0.18K0.12Ca0.02Pb0.04)0.76(Mn6.34Al0.61Si0.25Fe0.24Ti0.08)7.54O(16)0.4H2O for hollandite and (K0.9Na0.04Ca0.03Sr0.04)1.04(Mn7.38Fe0.28Al0.27Si0.08)8O16 for cryptomelane. The SEM investigations allowed the differentiation of the morphologies for hollandite and cryptomelane. The minerals were thermally treated among 100-900 ºC and X-ray diffraction patterns in situ were collected. The analysis of X-ray diffractions experiments showed that a hollandite-crytomelane mineral has a thermal stability up to 900 ºC.