Introdução a Caracterização Tecnológica 2 2017 (1)

•

IFPA

ÏArthur Santos

03/09/2018

Prévia do material em texto

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ
CAMPUS BELÉM
DIRETORIA DE ENSINO
DEPARTAMENTO DE ENSINO, RECURSOS NATURAIS E INFRAESTRUTURA
COORDENAÇÃO DE MINERAÇÃO

CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINÉRIOS

INTRODUÇÃO Á CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINÉRIOS

Elaborador:
Prof. Dr. Jaime Costa

Belém
2017

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ
CAMPUS BELÉM
DIRETORIA DE ENSINO
DEPARTAMENTO DE ENSINO, RECURSOS NATURAIS E INFRAESTRUTURA
COORDENAÇÃO DE MINERAÇÃO
CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINÉRIOS

______________________________________________________________________
Prof. Dr. Jaime Costa 1

APRESENTAÇÃO

Prezado Aluno (a)

A disciplina a qual você acaba de iniciar mostra todos os fundamentos
empregados na Caracterização Tecnológica de Minérios, complementando os
conhecimentos exibidos inicialmente na disciplina de Introdução ao Tratamento de
Minérios e servindo de suporte para compreensão do conteúdo de outras disciplinas
como Métodos de Concentração Mineral, Preparação de Minérios, etc.
A complexidade crescente dos minérios, tanto sob os aspectos físicos, quanto
químicos, exigem que um estudo de caracterização das propriedades dos seus
minerais constituintes precedam o desenvolvimento de seus processos de tratamento.
Também, aquela que poderia ser chamada de caracterização de acompanhamento ou
monitoramento dos produtos de cada uma das etapas do processo de tratamento faz-
se imprescindível, não apenas pelas questões intrínsecas aos minérios, mas pela
necessidade de se otimizar o processo de obtenção do melhor produto ao menor custo
e à menor geração de impacto ambiental.
As técnicas de estudo de caracterização de minérios são inúmeras e de grau de
complexidade que varia desde o uso de avançados microscópios eletrônicos, até uma
análise granulométrica em peneiras ou análise química via úmida.
Ao final da disciplina o aluno deve conhecer os princípios básicos da caracterização
tecnológica de minérios, aplicar as técnicas desenvolvidas em aulas práticas e
compreender as diversas tecnologias que compõe seus métodos de análise.

Bons Estudos!

Prof. Dr. Jaime Costa

______________________________________________________________________
Prof. Dr. Jaime Costa 2

Caracterização Tecnológica de Minérios

A caracterização tecnológica de substâncias minerais destina-se ao estudo das
propriedades físico-químicas e mineralógicas das mesmas, face ou ao seu emprego
final, ou ao seu comportamento no processo de beneficiamento. É conhecida também
como Mineralogia aplicada ao Beneficiamento de Minérios. No caso do beneficiamento
devem ser estudadas, tanto as propriedades dos minerais úteis, como dos minerais de
ganga; neste caso são importantes as propriedades das partículas produzidas pela
cominuição, tais como: mineralogia, estado de alteração, relacionamento entre os
diversos materiais, liberação, etc.
A caracterização de minérios é uma etapa fundamental para o aproveitamento
de um recurso mineral de forma otimizada, pois fornece ao engenheiro os subsídios
mineralógicos e texturais necessários ao correto dimensionamento da rota de
processo, ou permite identificar, com precisão, ineficiências e perdas em processos
existentes, possibilitando a otimização do rendimento global de uma planta. Neste
caso, a caracterização mineralógica é melhor conhecida como mineralogia de
processos.
Pode-se afirmar que uma correta caracterização do minério a ser processado é
uma etapa básica e fundamental quer seja para o desenvolvimento de uma nova rota
de processo quer para a implementação de melhorias em circuitos existentes.
A partir desta caracterização poderão ser avaliados/estimados diversos aspectos
do processo tais como recuperações metalúrgicas esperadas, teores finais dos
concentrados, métodos de concentração a serem utilizados, grau de moagem
necessário, etc.
A caracterização tecnológica se divide na caracterização mineralógica e
tecnológica propriamente dita. Na primeira são realizados todos os estudos que levam
ao conhecimento das características físicas (granulometria, forma, densidade,
porosidade, etc.), químicas (teores de elementos) e mineralógicas (minerais que
constituem o minério) e na segunda são realizados ensaios de laboratório ou em escala

______________________________________________________________________
Prof. Dr. Jaime Costa 3

piloto, com base nos estudos de caracterização mineralógica, para estudar o
comportamento do minério frente aos processos de beneficiamento, visando a sua
concentração.
A caracterização mineralógica de um minério determina e quantifica toda a
assembléia mineralógica, define quais são os minerais de interesse e de ganga, bem
como quantifica a distribuição dos elementos úteis entre os minerais de minério, se
mais de um. Além disso, estuda as texturas da rocha, definindo o tamanho de partícula
necessário para liberação do mineral de interesse dos minerais de ganga, e ainda
define diversas propriedades físicas e químicas destes minerais, gerando informações
potencialmente úteis na definição das rotas de processamento. (Luz et al., 2010)
Usualmente, a fase de caracterização mineralógica está mais ligada à área de
geologia, principalmente na fase de exploração da jazida. Já a caracterização
tecnológica está ligada à própria engenharia de processo e é usualmente de
competência do engenheiro de processo.
A maneira de se caracterizar uma amostra de minério varia muito com a própria
mineralogia e as propriedades inerentes ao minério, bem como com os objetivos e a
abrangência da caracterização, com as possíveis rotas de processamento, e com a
disponibilidade de tempo, capacidade analítica e recursos financeiros. (Luz et al., 2010)
Desde que o objetivo da caracterização é estudar as propriedades do minério
face ao seu comportamento a um processo de beneficiamento, é imprescindível que os
trabalhos de caracterização sejam orientados, tendo presentes as características do
referido processo de beneficiamento, bem como a qualidade desejada no produto final.
Os trabalhos de caracterização, de uma maneira geral têm os seguintes
objetivos:

 Indicar dados para o desenvolvimento do fluxograma de beneficiamento.
 Fazer compreender o comportamento do minério face a um processo de
beneficiamento. Isso servirá de apoio, tanto no desenvolvimento dos ensaios de
concentração, como no controle do desempenho do processo industrial;

 Determinar qualidades dos produtos para sua utilização, tanto na fase de
desenvolvimento, como na de controle de processos industriais.
 Complementar os estudos da jazida, permitindo a ampliação do conhecimento
dos diversos tipos de minérios constantes da mesma; tanto na fase de pesquisa
mineral e de processo, como na fase de desenvolvimento da mina;
 Definir as aplicações mais indicadas face às características dos produtos
obtidos.

É fundamental que o especialista em Caracterização Tecnológica de Minérios
tenha bons conhecimentos das diferentes etapas de beneficiamento e saiba da
importância das características dos minerais que poderão ajudar e/ou entenda o
comportamento de um minério numa operação particular de beneficiamento. A partir
desses conhecimentos, consegue-se até prever, com uma certa segurança, tanto a
recuperação como os problemas e dificuldades que poderão ocorrer no
desenvolvimento dos estudos de beneficiamento. (Luz et al., 2010)
Internacionalmente, a caracterização de minérios voltada para processo recebe
denominações como ore dressing mineralogy, process mineralogy, metallurgical
mineralogy, applied mineralogy, technological mineralogy e mineralurgie, constituindo-
se em uma especialização da mineralogia aplicada.
O termo Caracterização Tecnológica de Minérios tem sido aplicado no Brasil
para denominar o estudo da matéria prima mineral para fins de beneficiamento,
abrangendo tanto o estudo das características da matéria-prima, como o levantamento
de índices tecnológicos.

______________________________________________________________________
Prof. Dr. Jaime Costa 5

Os estudos de caracterização compreendem, normalmente:

 Análises químicas completas – análise global e análise por fração
granulométrica.
 Determinação dos graus de liberação em diferentes frações granulométricas.
 Avaliação do grau de moagem para a obtenção de uma liberação adequada.
 Avaliação do comportamento do mineral útil na moagem.
 Levantamento das características face aos processos de concentração –
gravítico, magnética, flotação, etc.
 Definição da mineralogia e das relações minerais que possam esclarecer o
comportamento face ao processo de beneficiamento.
 Avaliação das características do produto final e suas utilizações.
A figura 1 mostra, de uma forma simplificada, um esquema empregado numa
caracterização tecnológica.

Figura 1 : Esquema Simplificado de uma Caracterização Tecnológica
Amostra
de
Minério Bruto
Determinação Redução Determinação
do de da Granulometria
Wi Tamanho
Determinação Alíquotas
do Grau Para Análises Químicas
de Liberação Caracterização
Análises Ensaios Separação
de dos
Mineralógicas Concentração Minerais
Caracterização
do Concentrado

______________________________________________________________________
Prof. Dr. Jaime Costa 6

Com o esgotamento das reservas de minérios de alto teor, de liberação em
granulometrias mais grosseiras e pouca presença de finos, a pesquisa e
desenvolvimento na mineração tem se voltado para minérios bastantes complexos, sob
o ponto de vista dos seus aspectos químicos, mineralógicos e físicos.
Para esses minérios, a caracterização tecnológica é uma etapa imprescindível,
tanto na definição do planejamento de lavra, do melhor fluxograma de beneficiamento
quanto no controle das minas já em operação.
Atualmente, as grandes empresas de mineração possuem laboratórios de
caracterização mineralógica, dotados de equipamentos informatizados, capazes de
fornecer em poucos segundos resultados gráficos de distribuição de tamanhos,
análises químicas de grande precisão e imagens de grãos minerais com perfeita
identificação de suas liberações e características físicas de superfície. As de menor
porte, que não comportam os investimentos de alto custo em equipamentos
sofisticados de caracterização, tem usualmente, seus ensaios realizados em centros de
pesquisa e universidades, dotados com essa capacidade.
A importância da caracterização tecnológica do minério para o beneficiamento é
bastante óbvia, desde que o mais correto é desenvolver o seu fluxograma com base
nos estudos de caracterização. Quanto a sua utilização no planejamento de lavra nem
sempre a sua utilização é tão óbvia, embora de grande relevância. Por exemplo, mais
do que realizar o planejamento da lavra com base nos teores, na mineralogia e às
vezes na dureza das diversas tipologias de minérios existentes em uma mesma jazida,
é importante estar atento ao comportamento dessas diversas tipologias de minério no
beneficiamento. Muitas vezes minérios com teores e mineralogias semelhantes mas
com os minerais apresentando rugosidade e porosidade diferentes podem ter
comportamentos totalmente diferentes na concentração por métodos físico-químicos,
como a flotação.
Na área da caracterização o grande desenvolvimento tecnológico está ligado
aos seus equipamentos. Um exemplo dessas evoluções foi o surgimento dos
microscópios de varredura eletrônica. Hoje, em uma microssonda eletrônica, é possível

______________________________________________________________________
Prof. Dr. Jaime Costa 7

visualizar, fotografar e ter uma análise química aproximada dos principais elementos de
uma partícula mineral, em poucos segundos.
As técnicas de análise química mais utilizadas na caracterização tecnológica de
minérios são as técnicas instrumentais: Espectrometria de Absorção Atômica e
Espectrometria de Fluorescência de Raios-x (FRX). Enquanto que as de análise
mineralógica são: Difração de Raios-x (DRX), Microscopia Ótica, Microscopia
Eletrônica de Varredura (MEV), Análise Termogravimétrica (ATG) e Análise Térmica
Diferencial (ATD).

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ADÃO BENVINDO DA LUZ et al. Tratamento de Minérios. 5ª Ed. Rio de Janeiro:
CETEM/MCT, 2010.

SANT’AGOSTINO, LILIAN M.; KAHN, HENRIQUE. Metodologia para a
Caracterização Tecnológica de Matérias primas Minerais. Boletim técnico da Escola
Politécnica da USP. BT/PMI/069. 1997, 29p.

VALADÃO, GEORGE EDUARDO SALES ; ARAUJO, ARMANDO CORRÊA (ORG.).
Introdução ao Tratamento de Minérios. 1ª Ed. Belo Horizonte: Editora da UFMG,
2007.