CARACTERIZAÇÃO MINERALÓGICA(1)

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CARACTERIZAÇÃO 
MINERALÓGICA
Figura 1 – Principais etapas de caracterização mineralógica de um
minério.
Figura 2 – Esquema geral de caracterização mineralógica.
 Métodos Usuais de Identificação
Mineral
1 - Estudos das propriedades óticas
 Lupa binocular;
 Microscópio ótica de luz transmitida;
 Microscópio ótica de luz refletida.
2 - Difratometria de raios X (DRX)
3 - Microssonda eletrônica
4 - Microscópio eletrônico de varredura com 
sistema de análise EDS 
5 - Analisador de imagem
6 - Outras técnicas
 Infravermelho;
 Análise com luz ultravioleta;
 Espectroscopia Mossbauer;
 Análise termogravimétrica;
 Radiografias e
 Ataques químicos rápidos.
 Fracionamento de partículas minerais
1. Determinação da composição química 
2. Elementos radiativos para datação de 
rochas (zircão)
3. Determinação de densidade, 
permeabilidade magnética
4. Estudo detalhado das características e 
performances de minerais no processo
5. Determinar a proporção dos minerais e 
composição de partículas.
 Peneiramento
1. Fração -10+28# - (1,68 a 0,59 mm)
2. Fração -28+65# - (0,59 a 0,21mm)
3. Fração -65+400# - (0,21 a 0,037mm)
4. Fração -400# - (menor que 0,037mm)
 Separação em líquido denso
 Separação magnética de baixa intensidade
 Separação magnética de alta intensidade
 Separação gravítica (mesa Mosley)
 Flotação
Tabela 1 – Líquidos densos
Líquido 
denso 
Fórmula 
química 
Peso 
espec. 
g/ml a 
20°C 
 
Solvente 
Tetracloreto de 
carbono 
CCl4 1,590 Benzeno 
Percloretileno 1,620 Shel nafta 
Solução de cloreto de 
zinco 
ZnCl2 1,800 Água 
Solução de cloreto de 
sódio 
NaCl 2,1-2,2 Água 
Brometo de metileno CH2Br2 2,590 Álcool etílico 
Bromofórmio CHBr3 2,890 Tetracloreto de 
carbono, álcool 
etílico, 
fercloretileno, shell 
nafta, acetona e éter 
etílico 
Tetrabromoetano CHBr2CHBr2 2,967 Tetracloreto de 
carbono, benzeno, 
éter etílico e 
acetona 
Solução de Thoulet* 3,190 Água, álcool etílico 
Iodeto de metileno CH2I2 3,325 Metanol, benzol, 
éter etílico e 
tetracloreto de 
carbono 
Solução de Clerici** CH2(COOTe)2H
.COOTi 
4,30 
*Solução de mercúrio e potássio 
**Mistura de malonato de tálio com formiato de tálio 
 Usos de líquidos densos
1. Tricloetano – separação de carvões
2. Tribromometano – separação de silicatos 
de minerais pesados
3. Tetrabromoetano - silicatos de minerais-
minérios
4. Di-iodometano – silicatos pesados. Ex.: 
minerais ferro-magnesianos de de outros 
silicatos ou minerais-minérios.
5. 5 – Solução de Clerici – separação de 
minerais minérios. Ex.: ilmenta de rutilo.
 Separação em densidades muito altas
1. Mercúrio – (13.600 kg/m3) – separação de
elementos nativos. Ex.: Ouro e
platinóides.
2. Suspensões de glóbulos de mercúrio em
tribromoetano – (3000 a 7000 kg/m3)
3. Cloreto de chumbo e zinco fundido (6000
kg/m3)
Figura 3 – Separação, usando líquido denso.
Figura 4 – separação em líquido denso.
Figura 5 – Sistema afunda-flutua (separação em líquido denso).
Figura 6 – Montagem de laboratório para ensaio de separação em meio
denso.
Figura 7 – Separação em líquido denso de finos (100 a 10µm), usando
centrífuga.
 Recuperação de líquidos densos
Figura 8 – Equipamento para recuperaçãode líquido denso.
 Coluna de gradiente de densidade
Figura 9 – Relação entre altura em coluna de gradiente de densidade
e composição de partículas de 2 fases minerais, que se
sedimentam nessas posições.
 Métodos hidráulicos de fracionamento
1. Métodos gravíticos
Critério de Concntração – CC
CC =
Onde:
Dh – densidade do mineral denso
Dl – densidade do mineral leve
Df – densidade do fluido
 
 
fl
fh
DD
DD


 Separação em filme líquido
Figura 10 – Efeito do gradiente de velocidade sobre 
partículas de diversos tamanhos e formas.
Figura 11 – posição relativa de partículas minerais no tempo (t) quando 
separadas sob a ação de película de água.
Figura 12 – Mesa vibratória (25 a 250µm).
 Flotação
Figura 13 - Célula de flotação em bancada.
 Separação Magnética
Figura 14 – permeabilidades magnéticas de minério de Sn da 
nIgéria.
Tabela 2 – Atração magnética relativa de 
minerais comuns.
Substância Atração 
relativa 
Substância Atração 
relativa 
Fortemente 
magnético: 
Ferro nativo 
Magnetita 
Franklinita 
Ilmenita 
 
100 
40 
35 
25 
Fracamente 
magnético: 
Pirrotita 
Siderita 
Hematita 
Zicão 
Limonita 
Corindon 
Pirolusita 
Manganita 
Calamina 
 
7 
2 
1 
1 
1 
1 
1 
1 
1 
Não magnético: 
Garnierita 
Quartzo, rutilo 
Cerissita 
Cerargirita 
Argentita 
Pirita, Esfalerita, 
Molibdenita 
Dolomita, Bornita 
Apatita, Wilemita, 
Tetraedrita 
Talco, Magnesita, 
Arsenopirita 
Calcopirita 
Gipso 
Fluorita 
Zincita, celetista, 
cinábrio 
Calcosita 
Cuprita 
Smithsonita 
Ortoclásio, stbnita, 
Criolita, energita 
Galena, nicolita 
Calcita 
Witherita 
< 1 e em 
ordem 
decrescente 
 
 Separador isodinâmico Frantz (50 a 500µm)
Figura 15 – Separador isodinâmico Frantz.
 Inclinação da calha:
1. Longitudinal – 20 a 30° - tempo de passagem 
da partícula
2. Inclinação transversal – 8 a 10° -
3. Força do campo magnético – controlada pela 
corrente das bobinas
 Susceptibilidade magnética (Km):
α – ângulo de inclinação , I - corrente
2I
Csen
K
m


Figura 16 – Forças que atuam sobre uma partícula se
movendo na calha de um separador isodinâmico Frantz.
http://www.ufop.br/
http://www.em.ufop.br/
Figura 17 – Força resultante, que atua sobre uma partícula se
movendo na calha de um separador isodinâmico Frantz.
 Separador magnético de tambor
Figura 18 – Separador magnético de tambor.
 Separador eletrostático de rolo induzido 
Figura 19 – Separador eletrostático de rolo induzido.
http://www.ufop.br/
http://www.em.ufop.br/
 Estudo de liberação
1. Meio denso
Figura 20 – Ilustração do efeito do aumento da liberação 
mineral com o decréscimo da granulometria.
 Liberação por análise química
1. Peneiramento
2. Separação em líquido denso por faixa 
granulométrica (duas densidades 
diferentes)
3. Análise química dos produtos da 
separação
4. Calcula a distribuição do metal ou 
composto de interesse 
• Liberação por microscopia ótica – método de 
Gaudin
• Liberação por análise de imagem
100
mistasIP
IP
GL
livre
livre


IDENTIFICAÇÃO MINERAL
 Microscopia ótica
Figura 21 - Espectro eletromagnético.
Tabela 7 – Luz branca
Radiação λ (Å – 10
-1
µm) 
Violeta 3.930 – 4.460 
Anil 4.460 – 4.640 
Azul 4.640 – 5.000 
Verde 5.000 – 5.780 
Amarelo 5.780 – 5.920 
Alaranjado 5.920 – 6.200 
Vermelho 6.200 – 7.590 
Figura 22 – Feixe de luz ordinário, mostrando vibrações aleatórias a
ângulo reto com a direção de propagação.
Figura 23 – Seção transversal: 
a - Feixe de luz ordinário (branca)
b – Feixe de luz branca após passagem por um filtro polarizador (E-W).
 Índice de refração de mineral (η)
Onde: Va – velocidade da luz no ar
Vm – velocidade da luz no mineral
i - Substâncias isotrópicas – Vm → η
constante em todas as direções.
ii - Substâncias anisotrópicas – Vm variável ao
longo de diferentes direções
cristalográficas.
m
a
V
V

Figura 24 – Efeito da passagem de um feixe de luz ordinário (não 
polarizado) em um material anisotrópico.
Figura 25 – Lupa binocular (frente)
Figura 26 – Lupa binocular (lado).
 Lupa binocular:
i – visão tridimensional (estéreo)
ii – Aumento de 4 a 200 vezes (usualmente de 10 
a 100 )
iii – Características morfológicas → distinção de 
fases:
a – cor, transparência, brilho
b – hábito
c – clivagem, partição e fratura
d - luminescência
Figura 27 – Microscópio ótico Leica DMLB.
 Luz Transmitida
1 – Suporte
2 - Fonte de luz transmitida (30 ou 100 W)
3 – Focalizador (macrométrico)
4 – Filtro permanente
5 – Três filtros trocáveis
6 – Diafragma de campo
7 – Polarizador giratório
8 – Ranhura para compensador giratório de λ
e λ/4
9 – Centralisador do condensador
10 - Discocom compensador λ e λ/4
11 – Diafragma de abertura
12 – Lentes condensadoras
13 – Platina ou estágio com a espécie a analisar
14 – Objetivas
15 – Dispositivo para centralização da objetiva
16 – Ranhuras do tubo (prisma IC, compensador)
17 – Orifício para o analisador
18 a, b Lente de Bertrand – Sistema de lentes no 
tubo
19 a, b – Analisador
20 a, b – Placa de quartzo
21 a, b – Sistema de lentes do tubo
22 – Tubo com prisma de deflexão
23 – oculares
25b – Módulo de polarização (tubo 
intermediário)
 Luz Refletida
24 – Fonte de luz (halogênio, Hg, Xe)
25a – Iluminador (eixo de luz refletida)
26 – Filtro (4 posições)
27 – Tela de difusão
28 –Diafragma de abertura
29 – Diafragma de campo
30 – Polarizador sem ou com compensador 
λ
31 – Lente de Bertrand
1 – Objetiva
 Aumento linear (AL) – marcado na objetiva
AL = y1/y
Y1 – tamanho da imagem real fornecida pela ocular
Y – tamanho do objeto
 Abertura numérica (AN) - marcado na objetiva
AN = nsenθ
n – índice de refração do meio entre a objetiva e o 
objeto
Θ – ângulo de semi-abertura do cone de luz, que 
penetra na objetiva
 Limite de resolução – Δy (Fórmula de Abbe):
Δy = (0,6λ)/nsenθ
Tabela 8 – Propriedades de 5 objetivas usadas em 
microscopia de minérios
Aumento Abertura 
angular 
Abertura 
numérica
Dist. de 
trabalho
Dist. focal
5X (óleo)
5X (ar)
10X (ar)
20X (óleo)
50X (óleo)
7°
10°
23°
31°
69°
0,09
0,09
0,20
0,40
0,85
0,35
12
14
0,23
0,28
50
50
25
12,5
2,0
Figura 28 – Comparação de distância livre de trabalho, abertura angular, 
semi-abertura angular para objetivas típicas de microscópio.
2 – Oculares
3 – Polarizador e analisador
 Polarizador – luz vibra no plano N-S ou L-W 
– localizado entre localizado após o espelho 
de iluminação.
 Analisador – vibração da luz perpendicular 
ao polarizador
4 – Lente de Amici-Bertrand
Trazer a figura de interferência para o plano 
focal da ocular – localizado entre a ocular e 
o analisador.
5 – Condensador
 Fixo – entre o polarizador e a platina
 Móvel – introduzido sobre o condensador fixo e 
imediatamente sob a platina → iluminação mais 
intensa → feixe de luz divergente
6 – Diafragma 
Localizado sobre o condensador fixo – limita a luz 
que penetra no microscópio → realça o contorno 
dos minerais.
7 – Filtros
 Absorve radiações indesejáveis da luz branca → 
maior contraste e resolução da imagem. São 
inseridos entre a fonte e o objeto a ser observado.
 Uso de luz transmitida
1 – Luz branca (não polarizada)
 Hábito do mineral
 Forma de grãos e partículas
 Clivagens minerais
 Cor – uniforme ou variável
 Índice de refração relativo entre os minerais e de um 
mineral e o meio de montagem
 Alteração dos minerais em suas faces e ao longo de 
fraturas
 Intercrescimento e inclusões – forma e arranjo
 Granulometria de grãos e/ou partículas minerais
 Proporções minerais
 Associações minerais
 Composição mineralógica de partículas minerais
 Índice de refração – linha de Becké
1 – Selecionar um grão mineral adequado
2 – Reduzir a intensidade da luz fechando o
diafragma sob a platina e usar objetiva de
grande aumento
3 – Aparecimento de franja brilhante em torno
das arestas dos grãos – linha de Becké
4 – Desfocar o microscópio pelo abaixamento
da platina ligeiramente: linha de Beck se
moverá para o meio de índice de refração
maior.
Figura 32– Método de determinação de ídice 
de refração relativo - linha de Becké
2 – Luz linearmente polarizada
i – Pleocroísmo mudança de cor
ii – Birrefringência – grande diferença entre
o maior (η>) e o menor (η<) índice de
refração do cristal
η> > ηmeio > η< → Linhas externas do cristal 
proeminente (giro da platina) – calcita e 
dolomita
Ii – Índice de refração relativo ( linha de 
Becké)
 Tabela 7 – Exemplo de minerais pleocróicos.
Mineral Cores pleocróicas
Hornblenda
Biotita
Hiperstênio
Andalusita
Cordierita
Glaucofana
Verde escuro a verde azulado claro
Marron avermelhado a marron escuro
Rosa a verde
Rosa a verde claro ou branco
Amarelo a azul claro ou branco
Lavanda a azul ou amarelo-verde
3 – Polarizadores cruzados (polarizador e 
analisador)
i – isotropismo e anisotropismo
ii – ângulo de extinção de minerais 
anisotrópicos
ii – cores de interferência
iii - geminação
Figura 33 – (a) geminação polissintética do feldspato-K – lamelas claras e 
escuras estão em posição de extinção; (b) mesma espécie, mostrando 
lamelas mais escuras na extinção.
Figura 34 – Preparação de seções delgadas: (a) pedaço de espessura de 5-
10 mm é fixado sobre um vidro padrão; (b) redução da rcha para 30 
µm através de cuidadoso polimento.
 Luz Refletida
1 – Luz branca (não polarizada) – cor e reflectância
Tabela 8 – Variação da refletividade de minerais a diferentes λ (nm) da luz.
Mineral 470 546 589 650 Branca
Sheelita
Cromita
Wolframita
Ilmenita
Hematita
Calcopirita
Pirita
Galena
Calcopirita
Ouro
10
13
16
15-20
27-33
36
36
47
31-34
39
10
12
16
16-20
26-31
33
39
43
42-45
78
10
12
14
16-20
25-30
31
42
42
44-47
86
10
12
15
17-20
23-26
29-30
44
42
46-48
90
10
12
17
18-21
25-30
32
46
43
42-46
74
 Luz linearmente polarizada 
1 - Cor ou variação de cor
2 - Forma
3 - Associação
4 - Tamanho de grão e/ou partícula
5 - Proporções minerais
6 - Composição das partículas
7 - Textura das partículas e rocha
 Polarizadores cruzados
1 – Isotropismo/anisotropismo
2 - Reflexões internas
3 - Ângulo de extinção
 Difração de raios X ( λ – 0,5 a 2,5 Å)
1 – Direção de feixes de raios X difratados
Figura 35 – Diferença entre o caminho percorrido sobre a fase 
relativa.
 Diferença de percurso de dois raios → 
diferença de fase.
 Introdução de diferença de fase → variação 
na amplitude.
Figura 36 – Difração de raios X por um cristal.
 Lei de Bragg: nλ = 2dsenθ
nλ/2d´= senθ < 1 → λ < 2d´
.: λ = 2(d´/n)senθ → λ = 2dsenθ
Figura 37 – Ordens de difração.
Direções de difração: λ = 2dsenθ
 Sistema cúbico: 
sen2θ = [λ2/4a2](h2 + k2 + l2)
 Sistema tetragonal: 
sen2θ = λ2/4{[(h2 + k2)/a2] + (l2/c2)]
Método do pó total
Figura 38 – Difratômetro de raios X.
Figura 39 – Difratograma de raios X.
 Amostra
i – pulverizada (5 a 20µm)
ii – partículas montadas de forma aleatória
 Interpretação do difratograma
Método de Hanawalt → ASTM → Joint Commetee
on Chemical analysis by Poeder Difracction
Methods → Comparação com padrões de
difração (cartões):
i – seleção de três picos mais intensos no
difratograma → livro índice → seleciona o cartão
para a identificação de todos os picos.
ii – Software JADE 7.0 do fabricante MDI
 Microanálise
i - Microscópio eletrônico – 1930
ii - Desenvolvimento do MEV e microssonda –
1960
 Feixe de elétrons:
i – diâmetro – da ordem de 10 nm
ii – corrente da sonda – da ordem de 1 – 10 
pA
Figura 39 – Interação do feixe de elétrons com a matéria.
Tabela 9 – Sinais gerados por uma espécie quando bombardeada por um feixe 
de elétrons de alta energia.
Sinal Energia Prof. de 
emissão
Informação
Raios X carac. Depende de Z 1 a 3µm Espectro de raios X, análise 
quantitativa, imagem de dist. 
de el.
Raios X 
contínuo
Zero a energia do 
feixe inc.
1 a 3µm Ruído
Elétrons retro-
espalhados
Zero a energia do 
feixe inc.
~10nm Imagens topográficas de alta 
resolução, imagens padrões 
de tunelamento
Elétrons sec. 0 a 50 eV 10 a 1nm Imagens topográficas de alta 
resolução
Elétrons 
absorvidos
Contraste topográfico de 
material de baixa resolução
Catodolumines
-cência
1 – 3,1 eV Vários Discriminação de fase, el. 
traços de minerais
Elétrons 
transmitidos
Energia de elétrons 
primários
Espécies 
muito finas
Imagens de transmissão
Figura 40 – Imagem de um microanalisador mostrando o arranjo da coluna 
eletro-ótica e dois espectrômetros de cristal.
Figura 41 – Diagrama esquemático mostrando os componentes de
uma microssonda eletrônica, incluindo o caminho dos raios de
luz no sistema eletro-ótico, que permitea visualização da
espécie enquanto está sendo bombardeada pelo feixe de
elétrons.
 Preparação de amostras
1 - Seções delgadas e polidas planas
2 - Cobertura da superfície por filmes 
condutores (5nm) – C (10-15nm), Au, Cu
 Principal função da microanálise:
Examinar, identificar e quantificar os 
detalhes mineralógicos do depósito mineral
Figura 42 – Fotografia de uma varredura linear mostrando a intensidade do 
sinal de raios X no microanalisador. A linha horizontal clara na partícula é 
a linha varrida. A outra linha mostra a variação do sinal, que é função da 
concentração do elemento químico (quartzo).
Figura 43 – Fotografia de elétrons retroespalhados.
Figura 44 – Imagens de raios X de diferentes áreas da Figura 43.
Figura 45 – Gráfico de resolução obtido com um detector de
estado sólido (SiLi, superior) e um espectrômetro de cristal
(cristal curvo de LiF, inferior) para a amostra de vidro NBS
K252.
Figura 46 – Imagem de elétrons retroespalhados e de raios X
(voltagem de aceleração de 20 kvolts e aumento de 950 X)
de um grão de goethita entre grãos de quartzo da lâmina 11.
Tabela 10 – Composição química em termos percentuais dos pontos 1, 2, 
3 e 4, assinalados na imagem da Figura 46 (lâmina 11).
Ponto O Na Mg Al Si P S K Ca Fe 
1 66.21 - - 0.92 0.99 - 0.20 - - 31.69 
2 62.95 - - 3.03 0.98 0.41 0.13 - - 32.50 
3 43.90 5.14 1.00 3.29 31.84 - - 0.12 1.42 13.29 
4 67.40 - - - 32.53 - - - - 0.07 
 
 Bibliografia 
1 - Craig, J. R., Vaughan, D. J. Ore Microscopy and 
Ore Petrography. In: John Wiley & Sons, New 
York. 1981, 406 p. 
2 – Cullity, B. D. Element of X-Ray Difraction. 
Addison - Wesley Publishing Company, Inc. 1977 
- 550p. 
3 - Fujimori, S., Ferreira, Y. A. Introdução ao uso 
do Microscópio Petrográfico.Centro Editorial e 
Didático da UFBA. Salvador, 1987. 201p.
4- Gomes, C. B. Técnicas Analíticas Instrumentais 
Aplicadas à Geologia. Edgar Blücher, São Paulo 
(SP), 1984, 218p.
5 – Henley, K. J. Ore-Dressing Mineralogy – A 
Review of Techniques, Applications and Recent 
Developments. Plenary Lecture on Mineral 
Dressing. Spec. Publ. Geo Soc. S. Afr. 7(1983), 
175-200.
6 - Luz, A B. et all Editores.Tratamento de Minérios. 
Rio de Janeiro: CETEM/CNPq, 1995, 
7 - White, C. J. Editor. Short Course in Applications 
of Electron Microscopy in Earth Sciences. 213p.