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TÉCNICO EM MINERAÇÃO MÓDULO III Introdução ao Bene�ciamento de Minério INTRODUÇÃO AO BE- NEFICIAMENTO DE MINÉRIO Ficha Técnica Elabroração - Bruno Alberto Cardoso Pignatario/Dioginis Silva Grunupp/ Iago Araújo de Souza/Marilza do Santos Viana/ Rodrigo Ramalho Maciel/ Renan Gouvea Dias Capa / Diagramação - Gabriel Araújo Galvão Diretor Pedagógico - Edilvo de Sousa Santos Índice Introdução .......................................................................................................05 Introdução ao Beneficiamento de Minérios ........................................05 Conclusão .........................................................................................................10 Referências .......................................................................................................11 5 Técnico em Mineração - Introdução ao Beneficiamento de Minério Beneficiamento de minérios é um assunto que não pode ficar obscuro em nossa atualidade econômica, a Região Amazônica já vive bastante tempo no contexto da mineração como integrante majoritário de seu PIB. Como graduandos em engenharia, é de suma importância a compreensão de conceitos básicos para o entendimento geral do processo de beneficiamento de minerais, portanto, o objetivo desse trabalho é introduzir estes conceitos , para posterior compreensão dos assuntos referentes a metalurgia, e complementação do conhecimento que já possuímos. 2.1 – CONCEITO DE BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS Segundo Adão Luz, beneficiamento de minérios é um processo que consiste de várias operações. Estas visam mudar várias características de um bem mineral, entre elas: Granulometria; concentração de determinada espécie mineral; e forma. Contudo, os processos não devem mudar a identidade, tanto física, quanto química do material. Esta é uma abordagem mais clássica sobre o conceito de beneficiamento de minérios. Nela os minérios não devem podem ter suas características físico-químicas modificadas. Ou seja, o beneficiamento consiste em separar o minério de qualquer rejeito indesejado e deixá-lo em uma forma, ou tamanho de grão, adequado para estocagem, transporte ou que melhor convenha à etapa seguinte ao beneficiamento. O objetivo do beneficiamento de materiais é conseguir um minério que possua apenas uma espécie. Contudo este objetivo não é possível de ser alcançado em sua totalidade em condições práticas. Nas indústrias e mineradoras o custo também é um fator, portanto, nem sempre o processo que consegue a maior pureza é o mais recomendado. Em companhias, como a Vale, os processos de beneficiamento obedecem a uma ordem lógica. Após a extração do minério bruto ele é levado para o setor de beneficiamento. O primeiro passo é a cominuição. Ele visa diminuir o tamanho do grão que do minério bruto, para que seja mais fácil a separação do minério desejado do rejeito. É uma parte de alto custo do processo. A segunda etapa é uma classificação do minério que já passou pelo processo de cominuição. É feita uma sele- ção usando processos de peneiramento, que separam pelo tamanho do grão obtido, e por processos como a ciclona- gem. Depois o minério é submetido aos processos que visam à separação das espécies minerais. Existem vários processos que podem fazer essa separação mais seletiva. A escolha do processo mais adequado depende do minério que deseja-se obter. Contudo o resultado dos processos, quando bem selecionados e aplicados, é o minério de interesse, como ferro, cobre ou manganês e rejeito, que é constituído de minérios que não são interes- santes ou que não tem valor econômico que viabilize sua separação. Apesar do processo de beneficiamento ter uma ordem que não deve ser quebrada, em que a etapa anterior é fundamental para a realização da etapa subseqüente, esta etapa de separação de minérios é a mais importante e que possui mais especificidades. Outro ponto é a viabilidade econômica do beneficiamento de minérios. O beneficiamento possui altos custos, superiores ao da extração, portanto definir o que convém ser beneficiado e o processo que gera melhor custo benefício é primordial. Depois da última etapa citada, ocorrem processos que visam facilitar o depósito e estocagem dos que foi ge- rado como resultado. O rejeito deve ser espessado para poder ser descartado em um depósito próprio e o minério de interesse deve ser espessado e preparado para que tenha a maior pureza possível antes de ser estocado ou enviado para uma indústria químico-metalúrgica. 2.2 – HISTÓRICO DO BENEFICIAMENTO DE MINÉRIOS A utilização dos metais para utilidade humana, trousse a chamada Era dos Metais, período evolucional que proporcionou ao Homem o trabalho artesanal dessa matéria prima, até então desconhecida. É registrado pela história que a partir disso, povos como os egípcios, gregos e romanos utilizavam metais para fazer jóias, utensílios de guerra, e artigos religiosos. Assim como também na América os incas, mais e astecas também dominavam processo de benefi- ciamento de minérios, principalmente ouro e prata, para praticas religiosas. Tem-se registrado que os egípcios já utilizavam processos gravíticos, com o ouro, posteriormente veia utiliza- ção dos moinhos que utilizavam mecanismos mecânicos que combinavam a força animal com a força de elementos 1. Introdução 2. Introdução ao Beneficiamento de Minérios 6 Técnico em Mineração - Introdução ao Beneficiamento de Minério naturais, como a água. Sendo que a partir da Revolução Industrial a busca por melhorias no tratamento de minérios foi significativa, devido estes serem fonte de riquezas e medida de poder da época, e com isso palatinamente os avanços chegaram. Um outro passo importante ocorreu em 1905, quando foi utilizado o processo de Flotação, na Austrália, e a partir disso os projetos buscaram reformular o conceito de qualidade, ocasionando em máquinas mais eficientes e menores o que proporcionou a vasta pesquisa em desenvolvimento e otimização de equipamentos. Houve também o período em que começou a ser levado em consideração os impactos ambientais, porém até os anos 60, a visão dos impactos ambientais causados nesta extração não tinha grande importância, já nos anos 70 foi aumentando a polêmica sobre o assunto até que hoje uma previsão dos impactos é um dos pontos principais antes de se começar a extração. Quanto a evolução de maquinário e processos, hoje já possuem máquinas com sistemas automatizados, monitorados por computador, e além disso, hoje temos a preocupação, acima de tudo, com a questão energética. 2.3 – DEPÓSITOS E JAZIDAS MINERAIS O conceito de jazida mineral diz respeito a um local em que exista a concentração de uma ou mais substância, onde as mesmas possuem um valor econômico, estas jazidas podem estar localizadas na superfície ou no interior da crosta terrestre, essas substâncias incluem minerais propriamente ditos ou até mesmo substâncias fósseis como car- vão mineral e petróleo. Sua classificação pode ser segundo à sua forma geométrica do minério e origem: • Jazidas magmáticas (filonianas ou intrusivas): As jazidas magmáticas são chamadas de filonares ou intrusivas, devido ao fato do seu aparecimento ser em forma de filão, isto é, cortando as rochas preexistentes. • Jazidas aluvionares: Aquela em que o mineral está incorporado aos aluviões. • Jazidas de inclusão: Aquela em que o mineral se encontra disseminado na rocha endógena, em vez de apresentar-se em aglome- rados, ou em filões. • Jazidas petrolíferas: É o depósito de petróleo em formação favorável à exploração. Há ainda jazidas sedimentares, onde se encontram depósitos de cassiterita, ouro e prata. Como tipos ígneos, inclui-se o topázio, a magnetita, a turmalina e outros; os hidratermais compreendem vários sulfetos, óxidos e outros; como tipos produzidos por água, citam-se entre outros a bauxita e a galena. Para extração são traçados mapas metalogenéticos, relativos às áreas em que existem maiores incidências de certos tipos de minérios, sendo estipulados de acordo com o objetivo da empresa. Eis alguns exemplos de áreas pro- missoras, com jazidas e depósitos de grande porte. • Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais - Brasil. • Província Gemológica Sul-brasileira. • Carajás, Pará - Brasil. No âmbito Brasil podemos dizer que, o território brasileiro é constituído predominantemente por um embasa- mento formado por rochas metamórficas, ígneas e sedimentares, além de coberturas fanerozóicas. Tal território, em sua total extensão, esta inserido na chamada Plataforma Sul-americana (cuja formação é remontada a 2 600 milhões de anos atrás). A compartimentação do território brasileiro pode ser dividida em: • Bacias sedimentares: (do Parnaíba, do Amazonas, do Recôncavo, dos Parecis, do Acre, do Paraná etc.) • Crátons: (Crátons Amazônico, São Luís, São Francisco, Luís Alves, Maciço Central Goiano,Rio de la Plata); • Faixas de dobramento: (Paraguai, Brasília, Atlântico, Sergipana, Espinhaço, Uruaçu, Araguaia-Tocantins, Ara- çuaí, Ribeira, Rio Preto). O estudo dessa geologia do território nacional tem grande importância, pois permite, inclusive, a identificação de ambientes minerais portadores de jazidas de grande potencial mineral, em termos de bens minerais de aprovei- tamento de ordem econômica. Como referência do potencial mineral do Brasil, o país possui: as maiores reservas mundiais de nióbio, com 85% das jazidas existentes; a terceira maior reserva de cassiterita do mundo, com 12,2% das jazidas; a terceira maior reserva de bauxita, com 11,1% das jazidas; a quarta maior reserva de caulim, com 9,3% e a quinta maior reserva de minério de ferro, com 8% do total. Tais considerações sobre o estudo de depósitos de jazidas são de suma importância devido à necessidade da indústria de absorver matéria 0prima para abastecer o mercado de eletrônicos, máquinas pesadas entre outros utensílios, visando um melhor aproveitamento da extração desses miné- rios. 7 Técnico em Mineração - Introdução ao Beneficiamento de Minério 2.4 – MINERAIS E SEU USO Segundo Adão luz, “mineral é todo corpo inorgânico de composição química e propriedades físicas definidas, encontrado na crosta terrestre” e ainda, quando se tem esse mineral agregado a outros minerais de maior valor, que tem capacidade de aproveitamento industrial tem-se conceituado um minério. Como já mencionado dota e qualquer atividade desenvolvida pelo homem necessita da agregação de minérios para sua bem feitoria, podemos arriscar dizer que , a partir da Revolução Industrial, não á desenvolvimento de uma nação cem a exploração de seus recursos minerais. Com isso em mente, e tomando a evolução das descobertas de minerais e sua utilização, surgiram inúmeras formas de classificá-los. O primeiro que propôs uma ordem de classificação foi Linné (1758) no livro “In Nature”, e pos- teriormente surgiram várias outras classificações, sendo a mais utilizada pela mineralogia, o sistema de classificação elaborado por Hugo Strunz, que divide os minerais em doze grandes grupos que levam em consideração os critérios cristaloquímicos. Sendo estes: elementos nativos; sulfetos; sulfossais; óxidos e hidróxidos; halogenetos; carbonatos; nitratos; boratos; sulfatos e cromatos; fosfatos, arsenietos e vanadatos; tungstatos e molibdatos, e silicatos (nesossili- catos, sorossilicatos, ciclossilicatos, inossilicatos, filossilicatos e tectossilicatos). Sendo adotado neste trabalho, os principais grupos de classificação do referido modelo para especificar os minerais e exemplificar seu uso. • Elementos Nativos São os minerais que ocorrem na natureza em estado puro, não combinado. Como o ouro, prata, cobre (nativo), enxofre, diamante, grafite. È importante salientar que o cobre nativo foi amplamente utilizado ao longo da história, pois não se conhecia essa substância em outra forma. • Sulfetos Os Sulfetos são minerais que surgem da combinação de um elemento metálico ou semi-metálico com o enxofre(S). São exemplos de Sulfetos, Esfarelita (ZnS), Calcopirita(CaFeS2), Galena (PbS), Pirita(FeS2), Molibdenita (MoS2). Merece destaque a Pirita por ser o mineral mais comum dessa classe sendo amplamente encontrado em de- pósitos hidrotermais, associados com outros sulfetos como, por exemplo, a Calcopirita. • Sulfatos, Cromatos, Tungstatos e Molibdatos É proveniente da combinação de cátion bivalente com os complexos Iônicos (SO4)2-, CrO4, MoO42-, WO42- . São exemplos desses minerais as, Tenardita (Na2SO4), Anidrita (CaSO4), Celestina (SrSO4), Barita (BaSO4), Crocoíta (PbCrO4), Wulfenita (PbMoO4), Scheelita (CaWO4) e a Gipsita( CaSO4.2H2O). Como representante desses grupos temos principalmente a Gipsita, que é encontrado em camadas sedimen- tares estratificadas com calcários. Importante no fornecimento de Ca e S para as plantas. Também sendo amplamente utilizada na industria para produção de Gesso, Retardadores e Cimento. • Óxidos e Hidróxidos É composta basicamente da combinação de oxigênio(no caso dos óxidos) ou da Hidroxila(no caso dos Hidróxi- dos) com um ou mais metais. Sendo este um grupo abrangente, que possui elementos importantes para a industria, tais como, Cassiterita (SnO2), Espinélio (MgAl2O4), Crisoberílio (Al2BeO), Gibbsita Al(OH)3, Hematita (Fe2O3), Magnetita (Fe3O4), Ilmenita (FeTiO3), Rutilo (TiO2), Uraninita (UO2), Goethita (FeO(OH), Brucita (Mg(OH)2). Como podemos constatar esta catego- ria possui minerais essenciais na produção industrial, como os óxidos de ferro que são as principais fontes de ferro da siderurgia, além dos óxidos de alumínio, que são essenciais para o desenvolvimento industrial. • Háloides São formados a partir da ligação de cátions de baixa valência com íons halogênicos eletronegativos, assim, dando origem a compostos como a, Halita (NaCl), Silvita (KCl), Fluorita (CaF2), Criolita (Na3AlF6) . Os exemplos mais amplos de aplicação se dão pela Halita e a Silvita, sendo a Halita composto formador do sal de cozinha e fornecedor de cloro e sódio para a indústria e a Silvita fornecedora importante de potássio para a indústria de fertilizantes. •Carbonatos É composto da combinação de cátions bivalentes com o complexo Aniônico (CO3)2-. Sendo os principais re- presentantes deste subgrupo a Magnesita (MgCO3), a Calcita (CaCO3) e a Dolomita (CaMg(CO3)2). Sendo estes ampla- mente utilizados na industria cimentícia, de ornamento(mármore) e de química. •Nitratos e Boratos É composto da combinação de cátions bivalentes com o complexo Aniônico (NO3 -) ou com o (B O3 -), compon- do compostos como o Salitre (KNO3) e o Bórax (Na2B4O7.10H2O). 8 Técnico em Mineração - Introdução ao Beneficiamento de Minério • Fosfatos, Arsenatos e Vanadatos São encontrados a partir da combinação de cátions metálicos com os complexos aniônicos (PO4)3- , (AsO4)3- ou (VO4)3- , e formam compostos como a Apatita (Ca5F(PO4)3), que um importante fertilizante. É importante mencionar que existe também um modelo mais generalizado de classificação, que toma os mine- rais como Metálicos, Não- Metálicos e Energéticos, sendo este utilizado majoritariamente na indústria. 2.5 – NECESSIDADE DE BENEFICIAMENTO O processo de separação procura adquirir o máximo de aproveitamento das diferenças existentes nas propriedades das partículas minerais. Frequentemente um bem mineral não pode ser utilizado da forma tal como é lavrado. Quanto ao aproveitamento de um bem mineral vai-se desde a concentração até a extração do metal, a primeira operação traz vantagens econômicas à metalurgía, devido ao descarte de (massa) rejeitos, alcançados na etapa de concentração. Exemplo: um minério de scheelita com teor de 0,35WO3 não pode ser utilizado economicamente na metalurgía extrativa. Isso é possível após a concentração gravitacional ou flotação, até obtenção de concentrados com cerca de 70% WO3. Por outro lado nem sempre é possível concentrar o minério, existem casos em que o metal de interesse é de difícil separação do rejeito devido à distribuição deste na rede cristalina dos demais compostos minerais presentes. É o caso das lateritas niquelíferas de Goiás, onde o seu aproveitamento só é viável partindo-se direto para extração do metal por hidrometalugia. Isto é, devido a distribuição do níquel na rede cristalina dos minerais de ganga e, além do mais, sem nenhuma preferência por determinado mineral, ocorre o impedimento de uma concentração. Outrora pode ser interessante economicamente não chegar ao elemento útil, mais a um produto intermedi- ário. Ainda usando o exemplo das lateritas niquelíferas, podemos ter como rota alternativa de processamento o pro- cesso pirometalúrgico, que leva ao ferroníquel, em vez de ao níquel metálico. Este processo consiste numa calcinação seguida da redução em forno elétrico. 2.6 – FINALIDADE ECONÔMICA E SOCIAL O processo de extração e beneficiamento mineral teve um papel importantíssimo na história da humanidade e durante a sua ascensão tecnológica. Hoje os metais são essenciais para a construção de objetos comuns no cotidiano, como o cobre, usado como condutor elétrico em aparelhos eletrônicos, o ferro e o aço, largamente utilizados na cons- trução de veículos e na construção civil, além de outros diversos metais ferrosos e não-ferrosos que são aplicados na medicina, nas engenharias, no campo esportivo e até mesmo em objetos decorativos e ornamentais. A indústria mineral, assim como a pecuária e a agricultura, tem papel de destaque na economia e na história de qualquer país que a pratique. No Brasil, por exemplo, a busca por ouro, prata e cobre durante o século XVIII foi um fator crucial para a exploração e interiorização do território Brasileiro. Em 2007, a Indústria Brasileira de Mineração e Transformação Mineral contribuiu com US$ 70 bilhões, ou seja, aproximadamente 5,17% do PIB Brasileiro. Presente em aproximadamente 1500 municípios Brasileiros, a indústria mineradora contribui para o desenvolvimen- to econômico e social dos municípios, fato demonstrado pelo significativo aumento do Índice de Desenvolvimento Humano. O que realmente destaca o setor mineral está em sua capacidade de gerar empregos diretamente e indire- tamente. De acordo com o Serviço Geológico Brasileiro para cada posto de trabalho criado na mineração são criadas outras 13 vagas ao longo da cadeia produtiva. Tabela evidenciando um maior IDH dos municípios mineradores em relação à unidade federativa. 9 Técnico em Mineração - Introdução ao Beneficiamento de Minério Considerando, portanto, os empregos gerados diretamente em 2008, cerca de 160 mil, a indústria mineral gerou indiretamente cerca de dois milhões de empregos, sem considerar os empregos provenientes de garimpos, e os gerados nas fases de pesquisa, prospecção e planejamento. Tabela indicando o número de empregos diretos gerados pela indústria mineradora É evidente a importância da indústria mineral na sociedade moderna, a mineração acompanha o homem des- de sua pré-história e está mais do que nunca presente em nossas vidas, depende-se dela para manter nossa qualidade de vida e certamente no futuro estaremos mais dependentes ainda da mineralogia. 2.7 – MEIO AMBIENTE Grande parte dos problemas ambientais é causada pela quantidade de dejetos não aproveitados na extração ou no beneficiamento (Tabela 1). Na teoria todo o produto da lavra deve ser aproveitado; mas isso não ocorre por na maioria dos casos ser an- tieconômico a utilização dos rejeitos, tornando o beneficiamento fundamental para a menor desperdício. Tabela 1 – Quantidade de resíduos em milhões por tonelada, e eficiência da produção Um dos grandes impactantes do meio ambiente é a extração de ouro, com pequena porcentagem de aprovei- tamento na extração (aproximadamente 0,00033%), a exemplo o Quadrilátero Ferrífero em Minas Gerais a utilização e a posterior estocagem de rejeitos de arsênio nas proximidades de riachos ou lançados nas drenagens causaram o comprometimento do solo e da água. Há também a extração de ouro através dos garimpos, onde a utilização de me- tais pesados como o mercúrio, contamina o rio e há a abertura de clareiras na floresta para a extração, logo podemos caracterizar a garimpagem como uma extração predatória e pouco eficiente. Um aspecto importante durante o beneficiamento do minério relativo ao ambiente são os efluentes resultan- tes do processo de flotação, que podem conter sulfetos, amônia e outros e quando depositados em rios modificam e 10 Técnico em Mineração - Introdução ao Beneficiamento de Minério até impossibilitam a fauna e flora local. A área de depósito de rejeitos deve também ter cuidados, como uma grande montanha de terra, ao chover a terra vai ser levada para áreas de menor altitude que pode ser um rio, auxiliando no assoreamento deste. ‘Minerações a céu aberto modificam a paisagem local do ambiente em uma grande área (Figura 1), além da po- luição sonora e a poeira levantada na extração através de explosivos, problemas estes que são simples e são sentidos apenas pela população local ou mesmo pelos trabalhadores da mina. No que se refere ao ambiente pós-extração das jazidas, a mineradora deve a priori ter um projeto que vá desde a concepção do plano de lavra até o reflorestamento da área. Recuperando a paisagem, fauna e flora local antes da extração. Figura 1. Extração de diamantes no Canadá (Google Maps). Os assuntos abordados geram uma capacidade de compreensão maior acerca dos conceitos de metalurgia e ciência dos materiais. O que é importante para termos uma formação consolidada, e praticarmos o conhecimento e sua geração, seja em uma empresa, seja como pesquisador. É importante termos conteúdo para que possamos desenvolver corretamente a solução de problemas referen- tes à nossa área de atuação. E ainda sem as informações introdutórias seria difícil a compreensão das etapas seguintes aplicadas no beneficiamento de minérios. 3. Conclusão 11 Técnico em Mineração - Introdução ao Beneficiamento de Minério ALMEIDA, João Tarcísio de. Uso e Importância dos Bens Minerais. DNPM/BA, 2007. Material disponível em: http://www.dnpm.gov.br. BIONDI, J.C.Depósitos de minerais metálicos de filiação magmática. CBMM & T.A.Queiroz ed., São Paulo - Brasil, 602 p. 1986 http://www.algosobre.com.br/geografia/reservas-minerais-do-brasil.html http://www.ambientebrasil.com.br/composer.php3?base=./educacao/index. php3&conteudo=./glossario/j.html IBRAM – Instituto Brasileiro de Mineração. Produção Mineral Brasileira. Disponível em: http://www.ibram.org.br LUZ, Adão Benvindo. Tratamentos de Minérios. Editora CETEM/CNPq, 1995. PENNA, C.G., 2009. Efeitos da Mineração no Meio Ambiente. Disponível em: <http://www.oeco.com.br/> PORMIN – Portal de Apoio ao Pequeno Produtor Mineral. Beneficiamento de Minérios. Disponível em http://www. pormin.gov.br/ RAMDOHR, Paul e STRUNZ, Hugo. Lehrbuch der Mineralogie (16. Aufl.), Ferdinand Enke Verlag, 1978. SCHOBBENHAUS, C. & COELHO, C.E.S. coords.. Principais Depósitos Minerais do Brasil. Vol. 2 – Ferro e Metais da Indús- tria do Aço. Publicação do Convênio DNPM/CVRD/CPRM, Brasília (DF, Brasil), 1986. SILVA, J.P.S., 2007. Impactos ambientais causados por mineração. REVISTA ESPAÇO DA SOPHIA - Nº 08 Ano I Referências capa introdução beneficiamento de minério PAGINA EM BRANCO introdução de beneficiamento de minério
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