Deposito de Bauxita

Prévia do material em texto

Anderson Fonseca de Almeida 
Roger Gomes da Silveira 
 
 
 
 
 
 
Bauxita 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Caçapava do Sul, 29 de Outubro de 2015 
 
Curso Superior Tecnologia em Mineração 
 
 
 
 
 
 
 
 
Bauxita 
 
 
O trabalho apresentado possui fins avaliativos 
do Curso de Depósitos Minerais. 
Prof. MSc. Luiz Delfino Teixeira Albarnaz 
 
 
 
 
 
Caçapava do Sul, 29 de Outubro de 2015 
 
 
 
 
 
 
Bauxita, fonte principal para a obtenção do alumínio. 
 
 
 
Sumário 
 
1 Introdução ............................................................................................................. 5 
2 Geologia ............................................................................................................... 7 
3 Depósitos de bauxita no Brasil ............................................................................ 8 
4 Produção interna ................................................................................................ 10 
5 Lavra e Processamento ...................................................................................... 11 
5.1 Lavra ............................................................................................................ 11 
5.2 Etapas da lavra ............................................................................................ 12 
5.3 Processamento ............................................................................................ 12 
5.4 Processo Bayer ............................................................................................ 13 
5.5 Processo Hall-Héroult .................................................................................. 14 
6 Aplicações .......................................................................................................... 14 
7 Impactos ambientais ........................................................................................... 15 
8 Conclusão ........................................................................................................... 16 
9 Referencias Bibliograficas .................................................................................. 17 
 
Índice de figuras 
 
Figura 1- Tabela com principais depósitos brasileiros de bauxita. .............................. 9 
Figura 2-Gráfico com produção de bauxita em milhões de toneladas. Fonte USGS-
2012 .......................................................................................................................... 10 
Figura 3 - Fases da lavra do minério de bauxita. ...................................................... 11 
Figura 4 - Fluxograma detalhando os principais insumos (NaOH, CaO e H2O), o 
rejeito(lama vermelha) e também as principais etapas do processo de 
beneficiamento da bauxita......................................................................................... 13 
 
 
5 
 
1 Introdução 
 
 O nome deriva de uma localidade na França em que foi descoberto, Lês 
Bauxis em 1821, pelo geólogo francês Pierre Berthier. 
É formado em regiões tropicais e subtropicais por ação do intemperismo 
sobre rochas aluminossilicáticas, um material heterogêneo formado de uma mistura 
de hidróxidos de alumínio hidratados contendo impurezas, seu principal componente 
é o Al2O3(Oxido de Alumínio). Durante a ação intemperica os silicatos são 
decompostos e os produtos da decomposição como a sílica, cal e os carbonatos de 
sódio e potássio são filtrados, deixando um resíduo rico em alumina, óxido de ferro e 
titânio. Os principais constituintes deste material são gibbsita, boehmita e diaspório 
sendo que as proporções das três formas variam dependendo da localização 
geográfica do minério. Os grandes depósitos ocorrem em áreas de clima tropical e 
subtropical, onde o desgaste das rochas é mais intenso, como Jamaica, Brasil, 
Austrália, Guiné, Guiana, Suriname e Índia. 
A bauxita é a principal fonte natural de alumínio (terceiro elemento mais 
abundante na natureza), e a maior parte de sua extração mundial é destinada à 
obtenção desse elemento, a proporção na rocha varia muito entre depósitos, bem 
como o tipo e quantidade das impurezas encontradas no minério, tais como, óxidos 
de ferro, argila, sílica, dióxido de titânio dentre outras. Geralmente a maioria das 
bauxitas economicamente aproveitáveis possui um conteúdo de alumina (Al2O3) 
entre 50 e 55%, e para que seja economicamente aproveitável, apresentar no 
mínimo um teor de 30% de óxido de alumínio. 
Os primeiros relatos de que se tem sobre tentativas de individualização do 
alumínio dar-se por volta do século XIX, com a expansão industrial e com a 
necessidade do uso de matérias-primas mais baratas. 
A presença de oxido de ferro determina a coloração avermelhada desse 
minério. Bauxitas que apresentam de 2% á 4% de oxido de ferro são chamados de 
6 
 
bauxita branca, enquanto aquelas que possuem 25% de oxido de ferro são 
chamadas de bauxita vermelha. 
Com uma produção de 120 milhões de toneladas ano de bauxita, cerca 
95% desta produção é destinada na obtenção do alumínio metálico, por um 
processo chamado Bayer, seguido de outro processo com o nome de Hall-Héroult, 
que resulta numa produção final de 40 milhões de tonelada ano do metal. A outra 
metade, os 5% é aplicada na manufatura de abrasivos refratários. 
- (Charles Martin Hall e Paul Louis Toussaint Héroult desenvolveram em 
1886 o processo de obtenção de alumínio metálico por eletrolise do Al2O3, e foi o 
que permitiu o estabelecimento da indústria global de alumínio). 
- (Karl Josef Bayer desenvolveu em 1888 o principal processo industrial 
de produção de alumínio metálico, o então conhecido processo Bayer a partir do 
minério bauxita). 
O Brasil é o terceiro maior em reserva da bauxita, no país as reservas 
maiores deste minério estão localizadas nos Estados do Amazonas, Pará e Minas 
Gerais e Amapá. O Brasil perde apenas para a China e a Austrália, este ultimo país 
detém de cerca de 40% de toda produção mundial. 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 
2 Geologia 
 
As condições essenciais para a formação e a existência do deposito de 
bauxita, é de clima tropical com temperatura acima de 20°C, locais com alterações 
de estações seca e úmida, essa alterações favorecem o processo natural de 
lixiviação. Dessa forma são decompostos silicatos e argilominerais, havendo 
remoção da maior parte da sílica enquanto os óxidos de alumínio e ferro são 
concentrados. 
Alguns pesquisadores afirmam que a formação dos depósitos de bauxita 
se dá por meio de um processo de laterização, e que existem três processos 
responsáveis para essa formação: 1°- Intemperismo e lixiviação ‘‘in situ’’ de rochas 
para produzir alumínio e resíduos ricos em ferro, 2°- enriquecimento em alumínio de 
sedimentos ou rochas desgastadas por lixiviação das águas subterrâneas, 3°- 
erosão e redeposição de matérias bauxísticos. 
Uma boa parte dos depósitos de bauxita é de idade terciaria/quartenaria, 
embora as ocorrências de bauxita apresentam idades muito variadas que incluem 
idades desde o paleozoico superior, cretáceo e o terciário. A evolução de um 
deposito, pode ser simples ou polifásica envolvendo fenômenos químicos e 
trabalhos mecânicos parciais com distribuição e transporte a curta e longas 
distancias dos produtos de fragmentação física e química. A evolução do deposito 
de bauxita é controlada principalmente pelas condições climáticas, regionais e 
locais, condições geomorfológicas assim como de eficiência da drenagem**. 
A bauxita é caracteristicamente rica em alumínio e ferro, mas pobre em 
silício e metais alcalinos, quando comparadaa composição de sua rocha mãe. Pode 
ser maciça, coesa, terrosa ou argilosa, com coloração variando do vermelho, 
amarelo, marrom e até branco, predomina na mineralogia da bauxita oxi-hidroxidos 
de alumínio, podendo conter também oxi-hidroxidos de ferro, de titânio e de 
manganês, argilominerais além de fragmentos de rochas inalteradas. A textura, 
estrutura, mineralogia, composição química e coloração das rochas 
laterícas/bauxíticas variam amplamente, das condições de formação e processos 
que foram submetidos durante o intemperismo. 
8 
 
3 Depósitos de bauxita no Brasil 
 
O Brasil possui uma reserva quantificada confortável, podendo atender as 
necessidades internas futuras e atuais. Os primeiros depósitos de bauxita foram 
descobertos no país aproximadamente na década de 70, na região do Amazonas. 
As reservas de bauxita estão localizadas em diversos municípios do país, 
o Brasil conta com um total de 3,6 bilhões de toneladas onde 3,3 bilhões são do tipo 
metalúrgico, ou 90% das reservas totais, segundo o ultimo Anuário Mineral 
Brasileiro-AMB (DNPM, 2006). 
Com condições climáticas favorecedoras, a bauxita foi formada de 
diferentes tipos de rochas, gerando assim diferentes tipos de depósitos. As reservas 
cubadas no país apresentam características químicas que se enquadram nos 
padrões exigidos pelo mercado mundial, tanto para grau metalúrgico como para 
refratário, contando com uma excelente reserva de padrão internacional. As regiões 
que mais favorecem para a formação de depósitos de bauxita possuem 
características litológicas e bioclimaticas. 
- Formação de depósitos na região Amazônica, clima sazonal quente e 
úmido, seguido por intenso intemperismo teve como consequência o 
desenvolvimento da bauxita. 
- Formação de depósitos na região do Quadrilátero Ferrífero, com clima 
tropical úmido, favorecendo a formação de depósitos a partir de rochas 
metassedimentares. 
- Formação de depósitos na região Sudeste de Minas Gerais, com climas 
tropical úmido e com depósitos de bauxita formadas a partir de rochas granulaticas. 
- Formação de depósitos da região Sul-Sudeste, com clima subtropical, 
seus depósitos são oriundos de rochas alcalinas. 
O Brasil é detentor de 3,4 bilhões de toneladas de bauxita, tornando-o o 
terceiro maior em reserva do mundo. As reservas brasileiras possuem 83,7% de 
9 
 
características de uso metalúrgico, usada na produção de alumínio e 16,3% não 
metalúrgico usados em refratários, cimentos etc. 
As principais reservas de bauxita para uso metalúrgico são encontrados 
nos Estados de São Paulo, Pará, Santa Catarina, Minas Gerais e Maranhão, no 
Estado do Pará encontram-se 90,8% dessas reservas, que somadas as reservas de 
Minas Gerais perfazem 98,3%, esses dois Estados também concentra reservas de 
bauxita refrataria. Os Estados do Amapá, São Paulo, Espirito Santo, Santa Catarina 
e Rio de janeiro, são detentores de reservas refratarias. 
 
Figura 1- Tabela com principais depósitos brasileiros de bauxita. 
 
10 
 
4 Produção interna 
 
O Brasil teve uma produção em de 31 milhões de toneladas de bauxita 
em 2011, significando 14,1% da produção mundial, a Australia lidera com uma 
produção de 30,45% do total, seguida pela China com 21%. 
As principais empresas produtoras são, MRN com um percentual de 44% 
da produção no Brasil, seguida por Norsk com 29%, CBA 17% e a Alcoa 12%. 
Aproximadamente 98% da produção de bauxita no Brasil são utilizadas na 
fabricação de alumina, enquanto o restante é destinado às indústrias de refratários e 
de produtos químicos. 
 
Figura 2 - Gráfico com produção de bauxita em milhões de toneladas. Fonte USGS-
2012 
 
 
 
 
11 
 
5 Lavra e Processamento 
 
5.1 Lavra 
Os métodos de lavra dos minérios de bauxita podem variar de acordo 
com a natureza dos corpos mineralizados das jazidas, são feitas na maior parte por 
métodos de lavra a céu aberto, seguindo o método por tiras (strip miniig). Menos de 
20% da produção de bauxita no mundo é obtida por métodos de lavra subterrânea, 
sendo a maior parte das jazidas de bauxita lavrada a céu aberto. Os métodos e 
níveis de mecanização numa lavra de bauxita podem ser diversificados, desde lavra 
manual até os métodos com diversos tipos de mineração. 
A lavra em tiras (strip mining) é um método de extração da superfície que 
consiste na remoção e deposição do material que compõe a cobertura do minério 
nas áreas que foram mineradas. 
 
Figura 3 - Fases da lavra do minério de bauxita. 
12 
 
5.2 Etapas da lavra 
As operações da lavra consistem nas seguintes etapas: 
Desmatamento e limpeza das áreas a serem lavradas, remoção e 
estocagem do solo orgânico, decapeamento da camada de bauxita, raspagem, 
carregamento e transporte, escavação e carregamento da bauxita. 
5.3 Processamento 
O fato de haver disponibilidade de minérios de bauxita com elevado teor 
de (Al2O3) alumina ou oxido de alumínio, exigem técnicas e processos de 
tratamentos mais elaborados, as impurezas associadas aos minerais de alumínio na 
bauxita acabam dificultando a purificação por meio mecânico ou inviabilizando o 
processo de remoção dessas impurezas. 
Os métodos de beneficiamento mais usados no processo do minério de 
bauxita incluem britagem, atrição, lavagem e peneiramento para remoção da fração 
argilosa e dos minerais de sílica. 
A bauxita é levada a britadores, moídas e adicionada ao cal em 
misturadores. A seguir é adicionada a soda cáustica e o material resultante é levado 
a um digestor, o processo continua em cubas espessadoras onde o liquido 
sobrenadante retorna ao digestor. Um resíduo que sobra desse processo é formado 
por uma lama vermelha que contém teores variáveis de argila e areia fina, essa lama 
é levada para toneis de filtragem e finalmente para cilindros de precipitação. Nesse 
ponto é formado um precipitado, o hidróxido de alumínio Al(OH)3, e logo depois a 
alumina Al2O3, por meio de calcinação do hidróxido de alumínio em um forno 
rotativo. 
 
 
13 
 
 
Figura 4 - Fluxograma detalhando os principais insumos (NaOH, CaO e H2O), o 
rejeito(lama vermelha) e também as principais etapas do processo de beneficiamento 
da bauxita. 
Na produção da alumina e alumínio a partir de bauxitos existem dois 
processos, o processo Bayes e o Hall-Héroult ambos fazem jus ao nome de seus 
descobridores. 
5.4 Processo Bayer 
E o principal e mais econômico, a bauxita é moída e dirigida em autoclave 
com uma solução de hidróxido de sódio, carbonato de sódio e cal. Separando o 
rejeito denominado de lama vermelha constituída por oxido de ferro, titânio, 
carbonato de cálcio produto de desilicação. Após a digestão, a suspenção de 
aluminato de sódio é introduzida em precipitadores onde a gibsita catalisa a 
formação de Al(OH)3. O precipitado é lavado, separo e calcinado, as condições de 
precipitação, tais como tempo, temperatura e condições de nucleação, são 
importantes no controle da distribuição de tamanho da partícula, textura e pureza do 
hidróxido produzido. No processo bayer para cada 2-2,5 toneladas de bauxita tem-
se, após a calcinação, aproximadamente 1 tonelada de alumina. Esse processo é 
demonstrado na figura 3. 
14 
 
5.5 Processo Hall-Héroult 
O alumínio metálico é produzido em escala comercial por meio de eletrolise da 
alumina obtida praticamente pelo processo Bayer. Processo elétrico de refinação 
da bauxita. Consiste em moldar e moer a bauxita para depois misturar com carvão. 
Se eleva a temperatura de 1000ºC. Atingida esta temperatura, introduz-se uma nova 
quantidade de carvão (ou coque) com o objetivo de reduzir ainda mais a mistura e 
liberá-la de impurezas. Leva-sea um forno elétrico aplicando-se uma temperatura de 
2500ºC, obtendo-se a alumina, que é extraída da parte alta do forno em forma de 
"palomitas de maiz (pipoca em espanhol)". Posteriormente a alumina obtida é 
tratada com água quente e acido sulfúrico para liberá-la dos 
possíveis óxidos de titânio que podem ter restado. 
 
6 Aplicações 
 
A bauxita é o principal minério para obtenção do alumínio, devido a suas 
propriedades físico-quimicas, o alumínio é considerado o metal não-ferroso de maior 
importância industrial, com algumas propriedades como leveza, condutibilidade, 
elétrica e térmica, resistência a corrosão, moldabilidade, soldabilidade e resistência 
além da capacidade de reciclabilidade. Esse metal se encontra aplicado com 
sucesso nos mais diversos produtos, nas embalagens para gêneros alimentícios de 
qualidade, em trens de alta velocidade, veículos automotores e finalmente nas 
indústrias navais. É utilizado também na produção de ligas metálicas e 
equipamentos resistentes a corrosão, em cabeamento de transmissões área de 
energia elétrica de grandes distancias, no tratamento de agua. 
Além da utilização para obtenção de alumínio a bauxita pode ser usada para 
abrasivos, refratários, produtos químicos, cimento e também usada na recuperação 
secundaria de gás natural e petróleo. 
 
15 
 
7 Impactos ambientais 
 
A exploração de bauxita para a produção de alumínio é um grande responsável pela 
degradação de grandes áreas desmatadas necessárias para a lavra da bauxita e à 
necessidade de um grande aporte de energia tanto sob a forma de combustíveis 
fósseis usados na mineração da bauxita quanto sob a forma de eletricidade usada 
na redução do alumínio. 
A água usada nos diversos processos de refino é um ponto importante a ser 
considerado, é um dos causadores de maior de impacto aos recursos hídricos em 
geral, as águas usadas no beneficiamento e na produção do alumínio podem conter 
traços de metais (chumbo, mercúrio, cadmio, níquel, e zinco). Existe uma 
preocupação importante também com a Lama Vermelha, esta faz parte de um grupo 
de rejeitos conhecidos como tainlings, resultantes do processamento de minério pela 
indústria extrativista mineral, que dependendo do processo de extração podem ser 
adicionadas substancias químicas, como exemplo, a soda caustica. 
Alguns impactos importantes também estão associados a grande necessidade de 
energia elétrica para a produção de alumínio. Onde a maioria dessa energia é 
gerada por hidroelétricas, os impactos seriam todos aqueles gerados por uma 
construção de uma hidroelétrica. 
 
16 
 
8 Conclusão 
 
A bauxita é um minério de extrema importância industrial para a obtenção do 
alumínio metálico e de seus compostos. O Brasil possui um lugar de destaque no 
cenário mundial de produção e reservas deste mineral. 
O alumínio é o terceiro maior elemento mais abundante na crosta terrestre, 
perdendo apenas para o ferro e o silício. Existe um prazo de que daqui a 200 ou 400 
anos seja dada a exaustão de suas reservas. 
As características do alumínio permitem que ele tenha uma diversa gama de 
aplicações, sendo um dos metais mais utilizados no mundo, perdendo apenas para 
o ferro. Por ser um metal leve, durável o alumínio mostra um excelente desempenho 
e propriedades superiores na maioria das aplicações. 
 
17 
 
9 Referencias Bibliográficas 
 
http://www.simineral.org.br – Caracterização da bauxita. 
http://www.simineral.org.br – Trabalho de obtenção do alumínio. 
www.ige.unicamp.br – Deposito de bauxita. 
www.ufpa.br – Processo de obtenção do alumínio. 
Centro de Tecnologia Mineral CETEM http://www.cetem.gov.br – Bauxita. 
Associação Brasileira de Alumínio ABALhttp://www.abal.org.br – Historia da indústria 
brasileira de alumínio. 
Wagner Martins dos Santos, Trabalho de Mestrado. Mineralogia e geoquímica da 
bauxita do anortosito Barro Alto, Goiás. 
Gancev, R. K., Concentração de Bauxita por Flotação Reversa. Dissertação 
apresentada à Escola Politécnica da Universidade de São Paulo para Obtenção do 
título de Mestre em Engenharia. São Paulo. 2009. 92 p.