T07_Concentrado_de_Minerais_Pesados

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Prof. Francisco Silva – Departamento de Geociências (IA)
Concentrado de Minerais Pesados
Disciplina: Prospecção e Pesquisa Mineral
Código: IA 277
Professor: Francisco Silva
Departamento de Geociências (IA)
UFRuralRJ
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Concentrado de Minerais Pesados
Prospecção Geoquímica por
Concentrado de Minerais Pesados
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No passado ...
• A prospecção por concentrado de minerais pesados 
(especialmente aluvião) remonta aos tempos mais antigos 
onde, por exemplo, os romanos utilizavam esta técnica em 
vários locais do seu império.
• Na Península Ibérica, onde os romanos estiveram por vários 
séculos, significativos depósitos auríferos foram encontrados 
através deste método de prospecção. A sua apurada técnica de 
pesquisa acabou por chegar ao conhecimento de outros povos.
• No Brasil, a prospecção aluvionar por bateia foi a principal 
ferramenta de prospecção utilizada pelos portugueses nos 
séculos que se seguiram a descoberta do país.
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Minerais Pesados
• Os minerais pesados são comumente grãos monominerálicos, 
provenientes de rochas ígneas e metamórficas, onde ocorrem 
como minerais acessórios. 
• Estes minerais mostram uma densidade superior a 2.9. Para 
efeitos de comparação, deve-se referir que quartzo apresenta 
uma densidade de 2.65 enquanto os feldspatos entre 2.56 e 
2.76.
• Os minerais pesados podem ser opacos (óxidos e sulfetos, na 
sua maioria) ou transparentes (silicatos). Muitos são 
provenientes da alteração destes mesmos minerais.
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Aspectos Gerais do Método
• As amostras de concentrado podem ser obtidas a partir de 
sedimentos (grosseiros) de corrente, sedimentos costeiros 
(areia de praia), solos, rochas (intemperizadas ou moídas), 
barranco de córregos, etc.
• O exame de minerais pesados, para além da prospecção, pode 
auxiliar no mapeamento geológico, ao associar determinados 
minerais com litologias específicas e estudos geológicos 
diversos.
• Este método é relativamente de baixo custo e bastante 
efetivo. Comumente, no caso de prospecções mais expeditas, a 
equipe é composta por somente um geólogo ou técnico e um 
bateador.
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• Uma grande vantagem do método é que este permite um 
follow-up imediato. No caso da prospecção de ouro por 
contagem de pintas, a detecção de um valor anômalo 
pode gerar, logo em seguida, a coleta de novas amostras 
para a confirmação do valor encontrado e localização da 
fonte.
• Outro ponto positivo do método é que este permite cobrir, em 
termos de prospecção, grandes áreas em um tempo 
relativamente curto.
• Este tipo de amostragem também pode contribuir para a 
separação de kimberlitos potencialmente ricos em diamantes 
daqueles estéreis. Neste caso, certos minerais do concentrado 
são analisados por microssonda eletrônica ou outras técnicas 
analíticas.
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• A prospecção por concentrado de minerais pesados, obtidos 
por bateia ou outros meios gravimétricos, tem se revelado 
importante na descoberta de muitos depósitos minerais.
• Este tipo de prospecção pode ser utilizado para vários minerais 
pesados, resistatos, de interesse econômico, em placer, regolito 
ou em mineralizações primárias (in situ), sendo os principais:
⇨ Ouro
⇨ Diamante
⇨ Cassiterita, columbita-tantalita e wolframita
⇨ Zircão, ilmenita, rutilo e monazita
⇨ Topázio e crisoberilo
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• Minerais pesados indicadores têm sido cada vez mais 
utilizados na prospecção de vários tipos de mineralização.
Segundo Averill (2001), estes são empregados na pesquisa de 
depósitos de ouro orogenético, kimberlitos (diamantes), 
mineralização magmática de Ni-Cu-EGP, sulfetos maciços 
metamorfizados (VMS), cobre porfirítico, urânio, estanho, 
tungstênio e elementos terras raras (ETR).
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• Em relação a prospecção de metais básicos alguns minerais, 
depois de analisados quimicamente, são utilizados como guias 
exploratórios tais como:
⇨ Estaurolita
⇨ Ilmenita
⇨ Magnetita
⇨ Gahnita (espinélio de zinco)
⇨ e outros
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Estabilidade dos Minerais
• Para que haja uma correta interpretação quando da análise dos 
minerais pesados, vários fatores devem ser estudados.
• Um dos principais parâmetros a considerar refere-se a 
estabilidade dos minerais em questão. A estabilidade varia, no 
entanto, de acordo com as condições químicas do meio como 
pH, Eh, etc.
• A tabela a seguir, produzida por Pettijohn (1973), mostra a 
ordem de estabilidade de alguns minerais pesados importantes.
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Ordem de estabilidade de 
alguns minerais pesados 
segundo Pettijohn et al. (1973)
ESTABILIDADE MINERAIS
Muito instáveis Olivina
Instáveis Hornblenda
Actinolita
Augita
Diopsídio
Hiperstênio
Andalusita
Moderadamente Epidoto
estáveis Cianita
Granada (rica Fe)
Silimanita
Titanita
Zoisita
Estáveis Apatita
Granada (pobre Fe)
Estaurolita
Monazita
Muito estáveis Rutilo
Zircão
Turmalina
Anatásio
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Características da Amostragem
• No caso de aluvião, a coleta de material é efetuada em locais 
onde ocorre uma brusca diminuição de energia da corrente. O 
material procurado deve ser grosseiro, do tipo cascalho, com 
granulometria superior a 0.5 cm. Os locais preferenciais para a 
coleta são:
⇨ Travessões e marmitas
⇨ Barras marginais (praias) e pontais (ilhas)
⇨ Junto a obstáculos em geral, como grande matacões 
(sombra), troncos de árvores, etc.
⇨ Trechos encachoeirados
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• As amostras aluvionares, assim como as de sedimentos de 
corrente, não devem ser coletadas em um único ponto do 
córrego. A coleta deve ser distribuída ao longo de algumas 
dezenas de metros, isto é, deve ser composta.
• As amostras devem ser coletadas a uma profundidade de 
cerca de 30 cm, em quantidades de 20 l ou peso equivalente. 
Dependendo da fase do projeto, amostras maiores poderão ser 
obtidas.
• A primeira redução do volume da amostra é efetuada no próprio 
local de coleta. Isto é feito por peneiramento à úmido, com a 
peneira sobre a bateia. A peneira devepossuir uma malha fina, 
que pode variar de 1 a 5 mm. A fração maior que esta abertura 
só deve ser rejeitada após inspeção visual.
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• O restante dos procedimentos é igual ao dos sedimentos 
de corrente: acondicionamento do material em sacos plásticos 
pré-numerados, descrição da amostra e das redondezas, 
obtenção das coordenadas via GPS, registro de todas as 
informações em caderneta de campo, marcação da estação 
geoquímica fisicamente no local (por pequenas placas ou spray, 
por exemplo).
• Após os procedimentos anteriores, e caso a amostra não possa 
ser bateada no próprio ponto de coleta, esta é levada para um 
local de águas calmas (lago, tanque, açude, reservatório, 
depósito de água, etc.). A água deve, no entanto, poder ser 
renovada para evitar a mudança de densidade.
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• Após o apuramento do concentrado, a primeira inspeção é 
visual para a identificação dos minerais e, a depender do tipo 
de elemento químico prospectado, faz-se a contagem de pintas.
• Os concentrados obtidos são, comumente, enviados laboratório 
onde é feita a inspeção visual dos minerais, identificação e 
contagem de grãos, estudo das formas, separação de alguns 
minerais específicos para análise, etc.
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• Um detalhe importante: não é de forma alguma aconselhável a 
análise química de concentrado tendo por finalidade obter, por 
exemplo, o teor de ouro de uma amostra.
Este processo introduz variabilidades de difícil mensuração e 
exige sempre uma conversão para o peso original. A obtenção 
do peso original está sujeita a erros e, quase sempre, fatores de 
controle duvidosos.
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Pré-Concentração
• A concentração gravimétrica é efetuada manualmente por 
bateia ou meios mecânicos dependendo do tamanho das 
amostras e características do projeto. Os equipamentos mais 
comumente utilizados na concentração são:
> Mesa de concentração vibratória de Wilfley
> Líquidos densos
> Concentrador centrífuga Knelson
> Classificador espiral
> Jigs
> Separador eletromagnético Frantz
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Mesa de concentração vibratória de Wilfley
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Mesa de concentração vibratória de Wilfley
em tamanho apropriado para laboratório
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Separação de minerais pesados por bromofórmio ou outros líquidos densos
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Concentrador centrífuga Knelson
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Concentrador centrífuga Knelson
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Classificador ou 
concentrador espiral
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Jig
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Jig
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Jig de pequeno porte para a re-concentração de
 material proveniente de jigs maiores para diamante
http://www.minelinks.com/tools/mining_syste
ms.html
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Separador eletromagnético Frantz para a separação de minerais pesados
diamagnéticos (sem atração pelo imã) e paramagnéticos (fraca atração pelo imã).
O mineral ferromagnético magnetita é extraído previamente do concentrado por imã
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Preparação do Concentrado em Laboratório
• As principais etapas são:
> Separação granulométrica por peneiras e escolha da fração 
a ser estudada
> Lavagem com ácidos (eliminar carbonatos e outros)
> Secagem do concentrado
> Retirada dos minerais magnéticos por imã (magnetita)
> Separação por sensibilidade magnética (Frantz)
> Separação com líquidos densos para a obtenção dos 
concentrados finais. Pode-se aplicar diferentes meios 
densos para uma separação em subgrupos
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Em laboratório, o método de concentração mais utilizado 
aproveita os líquidos densos, dentre os quais o mais 
comum é o bromofórmio. Após a separação, os minerais 
são limpos dos resíduos. Os líquidos mais comuns são:
– bromofórmio (d= 2.89)
– tetrabromometano (d= 2.96)
– di-iodometano (d= 3.32)
– solução de Clerici (d= 4.24)
• Se houver uma grande quantidade de minerais pesados, todo o 
processo deve iniciar com o quarteamento da amostra.
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Quarteamento do Concentrado
• O quarteamento é um processo repetitivo, que envolve a 
redução da amostra original à uma amostra de pequeno 
tamanho que seja representativa do material inicial. Esta 
operação pode ser efetuada de forma manual ou mecânica.
• O quarteamento manual, envolve as seguintes etapas:
> homogeneizar a amostra e formar um cone truncado
> dividir o cone truncado em, por exemplo, quatro partes 
iguais
> retirar duas partes opostas descartando as duas 
restantes
> reiniciar o processo, não sem antes homogeneizar o 
material novamente
> repetir até a obtenção do peso ou volume requerido
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Processo manual de quarteamento de amostra
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Quarteador tipo Jones com oito vãos de separação. A operação de
quarteamento do concentrado é repetida até reduzir a quantidade
inicial em uma amostra de suporte apropriado ao estudo desejadoProf. Francisco Silva – Departamento de Geociências (IA)
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Processo de quarteamento com o quarteador tipo Jones
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Lupa Binocular
• Com a utilização de lupa binocular, os minerais de interesse, 
não magnéticos e magnéticos, são separados (catados) e 
contabilizados. 
• Os minerais escolhidos são descritos em termos de tamanho, 
forma, arrendondamento, esfericidade, cor e grau de alteração. 
Estas são informações importantes para avaliar a fonte da 
mineralização e sua proximidade. 
• Os grãos minerais podem ser montados em seções polidas 
para contagem e/ou análise (por exemplo microssonda 
eletrônica)
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• Os minerais pesados podem ser ainda objeto de análise através 
de Ativação Neutrônica (ouro), onde a morfologia pode ser 
estudada posteriormente pois o método é não destrutivo, 
Absorção Atômica (AA), Espectrofotometria por Plasma 
Induzido (ICP-OES), Microscópio Eletrônico de Varredura 
(MEV) com análise química semi-quantitativa por EDS, etc.
• Importante referir que deve haver a identificação de um número 
significativo de grãos minerais para fins de representatividade 
da amostra.
• No caso de rocha, esta deve ser pulverizada via britagem e/ou 
moagem (comumente moinho de bolas) antes das etapas 
anteriores.
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Fluxograma Geral para Diamante
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• No diagrama a seguir, é mostrada um fluxograma geral do 
Geological Survey of Canada (McClenaghan, 2011) para a 
concentração de minerais indicadores (pesados) na prospecção 
do diamante.
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Fluxograma utilizado na 
concentração de minerais 
pesados para a recuperação de 
minerais indicadores na 
prospecção do diamante
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Exemplo Prático de Prospecção Geoquímica
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Projeto Promin Alta Floresta (CPRM)
• Um exemplo de programa de prospecção geoquímica é o 
Projeto PROMIN Alta Floresta da CPRM – Serviço Geológico do 
Brasil.
• Neste projeto, realizado em região de mineralizações auríferas, 
e cobrindo 72.000 km2 (4 folhas 1:250.000), foram coletadas em 
cada estação geoquímica dois tipos de amostras: sedimentos 
de corrente e concentrados de bateia.
• A densidade planejada foi de 1 amostra/15 km2, com
adensamento para 1 amostra/5 km2 quando em ambiente mais 
 favorável às mineralizações.
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• As amostras para os concentrados de bateia têm um volume de 
15 l, tendo sido analisadas por meio de análise mineralógica 
semi-quantitativa com a contagem de pintas e mineralogia ótica 
semi-quantitativa.
• As análises dos sedimentos de corrente (1224 amostras) foram 
feitas conforme mostrado na tabela a seguir. São também 
apresentadas as distribuições para alguns elementos químicos 
conjuntamente com os resultados mineralógicos dos 
concentrados de bateia.
• Amostras replicatas e duplicatas foram coletadas em pontos 
pré-definidos.
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Tabela com os elementos analisados, respectivos métodos analíticos
e limites de sensibilidade, para as amostras de sedimentos de corrente
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Mapa de distribuição de ouro – Projeto Promin Alta Floresta (CPRM)
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Mapa de distribuição do alumínio em sedimentos de
corrente e resultados de concentrados de bateia
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Mapa de distribuição do cromo em sedimentos de
corrente e resultados de concentrados de bateia
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Mapa de distribuição do lítio em sedimentos de
corrente e resultados de concentrados de bateia
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Outros Exemplos Práticos
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Geoquímica orientativa em depósito aurífero Tipo Carlin. Valores anômalos de ouro, em 
material pesado de -150 mesh, na fração não magnética, estão até 6 km da mineralização
http://www.discoveryconsultants.com/heavy­minerals.html
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Geoquímica orientativa em depósito aurífero Tipo Carlin. Este levantamento mostrou 
que o arsênio é um bom farejador da mineralização
http://www.discoveryconsultants.com/heavy­minerals.html
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Geoquímica orientativa em depósito aurífero Tipo Carlin. A prata é um bom farejador da 
mineralização, porém o elemento não se mostra anômalo nas proximidades do depósito
http://www.discoveryconsultants.com/heavy­minerals.html
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Exemplo de Concentração
de Pesados por Bateia
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Local preparado para campanha de concentração por bateia
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Moagem de rocha por processo manual com pilão
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Peneiramento do material moído. O que não passa na peneira retorna ao pilão
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Processo de deslamagemdo material antes do bateamento
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Processo de deslamagem do material antes do bateamento
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Processo de deslamagem do material antes do bateamento
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Após o bateamento a verificação do concentrado
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Após o bateamento a verificação do concentrado
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Após o bateamento a verificação do concentrado
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Após o bateamento a contagem de pintas com lupa
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Depois da contagem de pintas o concentrado é ensacado e numerado
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Minerais Pesados
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Depósitos em Areias
• Minerais de alta densidade, também denominados por minerais 
pesados, podem formar depósitos em sedimentos arenosos de 
várias origens.
• Muitos são fonte econômica importante de alguns elementos 
químicos como titânio, zircônio e elementos terras raras.
• Estes minerais ocorrem, em geral, em concentrações bastante 
baixas nas rochas metamórficas e ígneas.
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• Devido as características de resistência ao intemperismo 
físico e químico (resistatos), e alta densidade, estes minerais 
tendem a acumular-se em depósitos de placer em rios e nas 
linhas de costa.
• Muitas acumulações importantes destes minerais estão 
contidas em areias de praia. A ação das ondas carrega areias 
para as praias mas, com o recuar em direção ao mar, alguns 
dos minerais mais leves, como o quartzo, são parcialmente 
reconduzidos (ao mar). Isto permite a concentração dos 
minerais mais pesados.
 • A ação do vento também contribui para a concentração dos 
pesados ao carriar os minerais mais leves depositados nas 
praias.
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• Linhas de costa fossilizadas (strandlines), produtos da 
movimentação do mar e do vento, podem ser encontradas no 
interior a uma certa distância do contorno da costa atual.
• Os principais minerais pesados encontrados neste ambiente 
(paleo)costeiro são:
> rutilo (TiO2)
> ilmenita (FeTiO3)
> leucoxênio (ilmenita alterada)
> zirconita (ZrSiO4)
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Produtores Mundiais
• A Austrália é um grande produtor de minerais pesados, sendo o 
maior à nível mundial em minerais de zircônio e titânio. A 
produção é proveniente de depósitos de idade Terciária, sendo 
as duas principais áreas de ocorrência a Bacia de Murray e a 
Bacia de Eucla.
Murray Basin
• Na década de 80 foi descoberta uma importante acumulação de 
minerais pesados (depósito WIM 150), com recursos minerais 
indicados e inferidos no total de 727Mt @ 3.9% de minerais 
pesados. Esta mineralização está sob a forma de extensa 
camada horizontalizada, tendo sido depositada em ambiente 
offshore.
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• Devido ao ambiente de deposição dos sedimentos, os grãos 
são bastante pequenos (silte/areia muito fina), o que tem 
impedido a lavra devido as dificuldades no beneficiamento do 
material, que continua em estudo.
• No entanto, trabalhos de prospecção na década de 90 
definiram novos depósitos como, por exemplo, 11 linhas de 
costa mineralizadas na região de Karoonda-Mindarie. 
• Os minerais pesados na região são predominantemente 
constituídos por ilmenita e quantidades significativas de 
zirconita, rutilo e leucoxênio. 
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Visão geral da Bacia de Murray (Austrália), mostrando as linhas de costa fossilizadas 
(strandlines) com potencial para conter depósitos econômicos de minerais pesados 
(ilmenita, zirconita, rutilo e leucoxênio)
http://www.pir.sa.gov.au/minerals/geology/commodities/heavy_minerals
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Região de Karronda-Mindarie onde ocorrem várias linhas de costa fossilizadas 
(strandlines) com potencial para conter depósitos econômicos de minerais pesados 
(ilmenita, zirconita, rutilo e leucoxênio)
http://www.auzircon.com.au/gallery.php
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Região de Karronda-Mindarie onde ocorrem várias linhas de costa fossilizadas 
(strandlines) com potencial para conter depósitos econômicos de minerais pesados 
(ilmenita, zirconita, rutilo e leucoxênio)
http://www.pir.sa.gov.au/minerals/geology/commodities/heavy_minerals
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http://www.auzircon.com.au/gallery.php
Extração de minerais pesados em linhas de costa fossilizadas
(strandlines) na Bacia de Murray, sul/sudeste da Austrália
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http://www.auzircon.com.au/gallery.php
Extração de minerais pesados em linhas de costa fossilizadas
(strandlines) na Bacia de Murray, sul/sudeste da Austrália
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Beneficiamento de minerais pesados na mina de
Mindarie Zircon, Bacia de Murray, sul/sudeste da Austrália
http://www.auzircon.com.au/gallery.php
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Planta de beneficiamento de minerais pesados na mina de
Mindarie Zircon, Bacia de Murray, sul/sudeste da Austrália
http://www.auzircon.com.au/gallery.php
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Concentrado produzido na planta de beneficiamento de minerais pesados
na mina de Mindarie Zircon, Bacia de Murray, sul/sudeste da Austrália
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Transporte ferroviário do concentrado de minerais pesados na
mina de Mindarie Zircon, Bacia de Murray, sul/sudeste da Austrália
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http://www.auzircon.com.au/mindarie­zircon.php
Localização de alguns projetos e áreas
minerais na Austrália para minerais pesados
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Estimativa dos recursos minerais, em Junho de 2008, para as
áreas do Projeto Mindarie, Bacia de Murray, sul/sudeste da Austrália.
Estes recursos são classificados segundo o Código JORC
http://www.auzircon.com.au/gallery.php
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http://www.auzircon.com.au/mindarie­zircon.php
Estimativa das reservas minerais, em Junho de 2008, para as
áreas do Projeto Mindarie, Bacia de Murray, sul/sudeste da Austrália.
Estas reservas foram classificados segundo o Código JORC
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