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0 INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE TETE DIVISÃO DE ENGENHARIA CURSO DE ENGENHARIA DE PROCESSAMENTO MINERAL Cadeira: Geologia de Moçambique Período: Pós-Laboral Tema: Deposito de Calcário Discente : Docente: Eduardo Justino Faduco Eng. Pedro Saca Tete, Agosto de 2021 1 Índice 1.Introdução .................................................................................................................................... 3 2.0.Generalidades ............................................................................................................................ 4 2.3.Rochas Sedimentares Biogénicas ............................................................................................. 6 2.4.Geologia .................................................................................................................................... 6 2.5.Tipos de calcários ..................................................................................................................... 6 2.6.Utilização .................................................................................................................................. 7 3.0.Distribuição Geografica Mundial ............................................................................................. 7 Produção mundial em 2019, em milhões de toneladas por ano ...................................................... 7 3.1.Ocorrência em Moçambique .................................................................................................... 9 4.0. Lavra ...................................................................................................................................... 11 4.1.Processamento......................................................................................................................... 11 5.Estudos Tipicos de Calcario....................................................................................................... 12 5.1.Tecnologia de fabricação do cimento ..................................................................................... 13 5.1.1. Cimento Portland ................................................................................................................ 13 5.1.2. Fabricação e composição .................................................................................................... 14 5.1.3.Processo de fabricação ......................................................................................................... 15 5.2.Análises laboratoriais das amostras do calcário ...................................................................... 17 5.2.1. Colheitas das amostras ........................................................................................................ 17 5.2.2.Preparação das amostras no laboratório ............................................................................... 17 5.2.3.Análise química – procedimentos ........................................................................................ 17 5.2.4.Análise mineralógica-Procedimentos .................................................................................. 18 5.2.4.Análise quantitativa dos minerais - Procedimentos ............................................................. 18 5.2.5.Conclusão das Analises........................................................................................................ 18 5.3.EXTRAÇÃO DO CALCÁRIO - PROBLEMAS AMBIENTAIS ......................................... 20 6.Conclusão ................................................................................................................................... 23 7.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS....................................................................................... 24 2 1.Introdução Moçambique é um país com uma grande diversidade de rochas calcárias que ocorrem ao longo da costa em quase todo território, cuja utilização pressupõe um conhecimento das suas características assim como a realização de ensaios tecnológicos visando estudar a sua adequabilidade para os diferentes usos propostos. O calcário é uma rocha com uma ampla variedade de uso e talvez se possa até afirmar que não existem outras rochas com uma variedade de uso tão ampla quanto calcário e dolomito: Essas rochas são usadas na obtenção de blocos para a indústria da construção, material para agregados, cimento, cal e até rochas ornamentais. As rochas carbonatadas e seus produtos são também usados como fluxantes, fundentes, matéria-prima para as indústrias de vidro, refractários, carga, agentes para remover enxofre, fósforo e outros na indústria siderúrgica, abrasivos, correctivos de solos, ingredientes em processos químicos, na pavimentação de vias e calçadas, de entre outros (Sampaio e Almeida, 2005). Neste presente trabalho irei falar de Calcário quanto a sua origem, classificação, propriedades Físicas, distribuição mundial, ocorrências em Moçambique e Casos típicos estudos 3 2.0.Generalidades A origem do carbonato de cálcio pode variar, desde fósseis de carapaças e esqueletos calcários de organismos vivos, que compõem os calcários fossilíferos, até ao formado por precipitação química. Há diversos tipos de rochas calcárias e estas podem apresentar diferentes tonalidades como: preto, branco e cinzento claro e escuro. As impurezas presentes na constituição dos calcários podem ainda fazer com que estes apresentem outras cores dependendo da sua quantidade. Calcário (do latim calx (gen. calicis) ou calcariu, "cal") é uma rocha sedimentar que contém minerais com quantidades acima de 30% de carbonato de cálcio (aragonita ou calcita). Quando o mineral predominante é a dolomita (CaMg{CO3}2 ou CaCO3•MgCO3) a rocha calcária é denominada calcário dolomítico. As principais impurezas que o calcário contém são as sílicas, argilas, fosfatos, carbonato de magnésio, gipso, glauconita, fluorita, óxidos de ferro e magnésio, sulfetos, siderita, sulfato de ferro, dolomita e matéria orgânica, entre outros. Quadro 1: Propriedades físicas dos minerais carbonatados mais comuns. Calcita (CaCO3) CaO 56% Componente mais comum nos calcários e mármores, bem como de outras rochas sedimentares e metamórficas. Ocorre no sistema cristalino e hexagonal com boa clivagem romboédrica. Dureza 3 (escala Mohs). Densidade 2,72. Comumente ocorre na cor branca ou sem cor (hialino) e coloridas quando contém impurezas. Dolomita CaCO3.MgCO3 CaO 30,4% MgO 21,95% Sua origem pode ter sido secundária, por meio da substituição do cálcio pelo magnésio. Sistema cristalino hexagonal, comumente em cristais romboédricos com faces curvadas. Dureza 3,5 a 4,0. Densidade 2,87. Comumente ocorre nas cores branca e rósea Aragonita (CaCO3) CaO 56% É menos estável que a calcita e muito menos comum. Forma-se a baixas temperaturas e ocorre em depósitos aflorantes ou próximos à superfície, especialmente nos calcários, em rochas sedimentares e metamórficas. Sistema cristalino ortorrômbico. Dureza 3,5 a 4,0. Densidade 2,93 a 2,95. Comumente ocorre na forma hialina. Siderita (FeCO3 ) Cristais romboédricos, nas cores castanha ou preta, são mais comuns. Dureza 3,5 a 4,0. Densidade 3,7 a 3,9. Ankerita (Ca2MgFe(CO3)4 Ocorre no sistema hexagonal, comumente com https://pt.wikipedia.org/wiki/Latim https://pt.wikipedia.org/wiki/Caso_genitivo https://pt.wikipedia.org/wiki/Cal https://pt.wikipedia.org/wiki/Rocha_sedimentar https://pt.wikipedia.org/wiki/Carbonato_de_c%C3%A1lciohttps://pt.wikipedia.org/wiki/Aragonita https://pt.wikipedia.org/wiki/Calcita https://pt.wikipedia.org/wiki/Dolomita https://pt.wikipedia.org/wiki/S%C3%ADlica https://pt.wikipedia.org/wiki/Argila https://pt.wikipedia.org/wiki/Fosfato https://pt.wikipedia.org/wiki/Carbonato_de_magn%C3%A9sio https://pt.wikipedia.org/wiki/Carbonato_de_magn%C3%A9sio https://pt.wikipedia.org/wiki/Gipso https://pt.wikipedia.org/wiki/Glauconita https://pt.wikipedia.org/wiki/Fluorita https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%93xidos_de_ferro https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%93xido_de_magn%C3%A9sio https://pt.wikipedia.org/wiki/Sulfeto https://pt.wikipedia.org/wiki/Siderita https://pt.wikipedia.org/wiki/Sulfato_de_ferro https://pt.wikipedia.org/wiki/Sulfato_de_ferro https://pt.wikipedia.org/wiki/Dolomita https://pt.wikipedia.org/wiki/Mat%C3%A9ria_org%C3%A2nica 4 cristais romboédricos. Dureza 3,5 a 4,5. Densidade 2,96 a 3,1. As cores mais comuns: branca, rósea ou cinza. Magnesita (MgCO3 ) Sistema hexagonal. Usualmente ocorre na forma granular ou massa terrosa. As cores mais comuns variam desde o branco ao amarelo; em outras cores quando ocorrem impurezas. 2.1.Formação do calcário Os calcários, na maioria das vezes, são formados pelo acúmulo de organismos inferiores (por exemplo, cianobactérias) ou precipitação de carbonato de cálcio na forma de bicarbonato, principalmente em meio marinho. Também podem ser encontrados em rios, lagos e no subsolo (cavernas). No caso do calcário quimiogénico, a formação é em meio marinho: a calcite (CaCO3), é um mineral que se pode formar a partir de sedimentos químicos, nomeadamente íons de cálcio e bicarbonato: Ca2+ + 2 HCO3 -→ CaCO3 (calcite) + H2O (Água) + CO2 (dióxido de carbono) Isto acontece quando os meios marinhos sofrem perda de dióxido de carbono (devido a forte ondulação, ao aumento da temperatura ou à diminuição da pressão). Deste modo, para que os níveis de dióxido de carbono que se perdeu sejam repostos, o equilíbrio químico passa a tender no sentido de formação de CO2, o que leva a formação de calcite e precipitação desta que, mais tarde, 2.2.Rochas Sedimentares Quimiogénicas. ↓ ↓ Precipitação de substâncias Evaporação da água, que tinha substâncias dissolvidas Reações químicas resultantes da variação das condições do meio Evaporitos Calcários de precipitação https://pt.wikipedia.org/wiki/Cyanobacteria https://pt.wikipedia.org/wiki/Mar https://pt.wikipedia.org/wiki/Rio https://pt.wikipedia.org/wiki/Lago https://pt.wikipedia.org/wiki/Carbonato_de_c%C3%A1lcio https://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1lcio https://pt.wikipedia.org/wiki/Bicarbonato https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81gua https://pt.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_carbono https://pt.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_carbono https://pt.wikipedia.org/wiki/Equil%C3%ADbrio_qu%C3%ADmico 5 2.3.Rochas Sedimentares Biogénicas São formadas por restos de animais ou de plantas ou por substâncias resultantes da sua actividade. Exemplo: Calcário conquífero, Calcário Recifal, Carvão. Ambientes Origem Ação Continentais (geralmente pantanosos); Redutores Matéria orgânica vegetal bioquímica; Afundimento; Aumenta a pressão e a temperatura; Incarbonização 2.4.Geologia O calcário é uma rocha sedimentar originada de material precipitado por agentes químicos e orgânicos. O cálcio é um dos elementos mais comum, estimado em 3-4% da crosta terrestre, todavia, quando constituinte dos calcários tem origem nas rochas ígneas. Por meio das atividades de erosão e corrosão, incluindo a solução de ácidos carbônicos ou outros de origem mineral, as rochas são desintegradas e o cálcio em solução é conduzido para o mar por meio da drenagem das águas. Após atingir o oceano, parte do carbonato de cálcio dissolvido precipita-se, em decorrência da sua baixa solubilidade na água marinha. A evaporação e as variações de temperatura podem reduzir o teor de dióxido de carbono contido na água, causando a precipitação do carbonato de cálcio em conseqüência das condições de saturação. O carbonato de cálcio depositado, segundo esse procedimento, origina um calcário de alta pureza química. Também, por processo químico de deposição, formam-se calcários como: travertino, turfa calcária, estalactites e estalagmites, muito comum nas cavernas. 2.5.Tipos de calcários Não existe uma classificação rigorosa aceita para agrupar os tipos de calcários. Entretanto, de forma grosseira, pode-se dividi-los em oito grupos: Marga: Quando possui uma quantidade de argila entre 35 e 50%. Caliche: Calcário rico em carbonato de cálcio formado em ambientes semi-áridos. https://pt.wikipedia.org/wiki/Marga https://pt.wikipedia.org/wiki/Caliche 6 Tufo: Calcário esponjoso encontrado em águas de fonte devido à precipitação do carbonato de cálcio associado com matéria orgânica resultante da decomposição de vegetais. Conquífero: Formado pela acumulação de esqueletos e conchas. Giz: Calcário poroso de coloração branca formado pela precipitação de carbonato de cálcio com microorganismos. Travertino: São calcários densos encontrados em grutas e cavernas composta por calcite, aragonite e limonite Dolomito: Um mineral de Carbonato de cálcio e magnési 2.6.Utilização Os principais usos do calcário são: Produção de cimento Portland. Produção de cal (CaO). Correção do pH do solo para a agricultura. Fundente em metalurgia. Fabricação de vidro. Como pedra ornamental. Adubação químic 3.0.Distribuição Geografica Mundial Produção mundial em 2019, em milhões de toneladas por ano 1. China 310,0 2. Estados Unidos 16,9 3. Índia 16,0 https://pt.wikipedia.org/wiki/Tufo_(geologia) https://pt.wikipedia.org/wiki/Vegetal https://pt.wikipedia.org/wiki/Conqu%C3%ADfero https://pt.wikipedia.org/wiki/Esqueleto_humano https://pt.wikipedia.org/wiki/Concha https://pt.wikipedia.org/wiki/Giz https://pt.wikipedia.org/wiki/Travertino https://pt.wikipedia.org/wiki/Gruta https://pt.wikipedia.org/wiki/Caverna https://pt.wikipedia.org/wiki/Dolomite https://pt.wikipedia.org/wiki/Cimento_Portland https://pt.wikipedia.org/wiki/PH https://pt.wikipedia.org/wiki/Agricultura https://pt.wikipedia.org/wiki/Metalurgia https://pt.wikipedia.org/wiki/Vidro https://pt.wikipedia.org/wiki/China https://pt.wikipedia.org/wiki/Estados_Unidos https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%8Dndia 7 4. Rússia 11,0 5. Brasil 8,1 6. Japão 7,3 7. Alemanha 7,1 8. Coreia do Sul 5,2 9. Turquia 4,6 10. Japão 4,3 11. Itália 3,5 12. Irão 3,4 13. Polónia 2,7 14. França 2,6 15. Ucrânia 2,2 16. Austrália 1,9 17. Roménia 1,9 https://pt.wikipedia.org/wiki/R%C3%BAssia https://pt.wikipedia.org/wiki/Brasil https://pt.wikipedia.org/wiki/Jap%C3%A3o https://pt.wikipedia.org/wiki/Alemanha https://pt.wikipedia.org/wiki/Coreia_do_Sul https://pt.wikipedia.org/wiki/Turquia https://pt.wikipedia.org/wiki/Jap%C3%A3o https://pt.wikipedia.org/wiki/It%C3%A1lia https://pt.wikipedia.org/wiki/Ir%C3%A3o https://pt.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%B3nia https://pt.wikipedia.org/wiki/Fran%C3%A7a https://pt.wikipedia.org/wiki/Ucr%C3%A2nia https://pt.wikipedia.org/wiki/Austr%C3%A1lia https://pt.wikipedia.org/wiki/Rom%C3%AAnia 8 18. Espanha 1,8 Fonte: USGS. 3.1.Ocorrência em Moçambique Calcário Em Moçambique, o calcário tem sido explorado como matéria-prima para a indústria de construção (p.ex. na produção de cimentos). Cerca de metade dos calcários e calcários dolomíticos são do Cretácico e Quaternário. Segundo Cílek (1989), nas Formações de Cheringoma (Eocénico) e de Jofane (Miocénico), a sul de Moçambique, ocorrem calcários puros. Os depósitos da área de Chire e de Canxixe-Maringué são reconhecidos como contendo calcários puros de qualidade elevada (Lächelt, 2004). Em termos genéticos,em Moçambique o calcário ocorre em Bacias sedimentares meso- cenozóicas (Lächelt, 2004): • Salamanga, Sábiè e Magude, na província de Maputo; • Mapulanguene e Massingir, na província de Gaza; • Inharrime, Morrumbene-Homoíne, Jofane e Vilankulo, na província de Inhambane; • Rio Save, nas províncias de Inhambane, Sofala e Manica; • Búzi e Cheringoma, na província de Sofala; • Nacala, na província de Nampula; • Pemba e Mocímboa da Praia, na província de Cabo Delgado. Na província de Inhambane salientam-se as ocorrências de gás natural nos campos de Pande e de Temane, de gesso em Temane e de calcário em Urrongas O calcário existente na Formação de Salamanga apresenta elevado teor de carbonato de cálcio para a produção de cimento, tendo sido reportadas reservas medidas de 1200 Mton. Por seu lado, o diatomito das regiões de Boane e Manhiça, que ocorre em jazidas lenticulares, apresentam reservas estimadas de 1,5 Mton. Numulites, gastrópodes, equinodermes e restos de corais ocorrem na Bacia de Moçambique, em calcários brancos pertencentes à Formação de Cheringoma, juntamente com calcários oolíticos e https://pt.wikipedia.org/wiki/Espanha https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2021/mcs2021-lime.pdf 9 calcários glauconíticos que são depósitos transgressivos marinhos de mar aberto infralitoral, com águas claras e quentes, pertencentes ao Eoceno (Flores, 1966; Afonso et al., 1998; GTK Consortium, 2006b). Figura 1 - Principais depósitos de calcários em Moçambique 4.0. Lavra A maior parte das minas de calcário é lavrada a céu aberto e chamadas, em todo o mundo, de pedreiras, embora em muitas áreas, por razões técnicas, ambientais e/ou escala de produção, utilize-se a lavra subterrânea para a produção de calcário. As principais etapas da lavra de calcário a céu aberto incluem: remoção do capeamento, perfuração, desmonte por explosivos e transporte até a usina de processamento. A seleção dos 10 equipamentos varia com a particularidade de cada operação, capacidade de produção, tamanho e forma do depósito, distância de transporte, estimativa da vida útil da mina, localização em relação aos centros urbanos e fatores sócio-econômicos. Adicionalmente, outros fatores são também considerados como valores dos produtos, condições ambientais e de segurança associadas aos jazimentos. 4.1.Processamento O tratamento das rochas carbonatadas, em particular as calcárias, depende do uso e especificações do produto final. A lavra seletiva, a catação manual, a britagem em estágio unitário e o peneiramento são os métodos usuais para obtenção de produtos, cuja utilização final não requer rígidos controles de especificações. A obtenção de produtos, para aplicações consideradas nobres, necessita de um circuito complexo de beneficiamento. Isto acontece quando se busca produtos para as indústrias de: papel, plásticos, tintas, borrachas, entre outras. Nestes casos, exige-se a prática da moagem com mínima contaminação por ferro. Assim, Rochas e Minerais Industriais – CETEM/2005 333 Emprega-se moinhos tipo Raymond e nos casos mais críticos, utilizam-se moinhos autógeno e/ou de bolas com revestimentos e meio moedor especiais. A contaminação por ferro responde, diretamente, pela queda na alvura dos produtos de rochas carbonatadas, bem como pela diminuição de seu valor agregado A flotação, a separação magnética, entre outros, são processos usados para concentração de calcário e/ou remoção das impurezas quando necessária. Desse modo, são obtidos produtos de carbonato de cálcio, por meios físicos de purificação e/ou beneficiamento, com elevados índices de pureza para atender à necessidade do mercado a que se destina. Tais procedimentos são usadas nas etapas de concentração e não de purificação, razão pela qual há, em alguns casos, dificuldades no processo de purificação. O emprego de métodos químicos seria a solução, desde que a prática fosse levada a efeito em meio alcalino. Isso não é comum, pois a maioria dos compostos de ferro é solúvel apenas em meio ácido, portanto, de difícil aplicação para o caso do calcário. Neste dilema, imputa-se ao especialista o uso cada vez mais racional da criatividade e imaginação para solucionar as questões caso a caso. 11 O calcário é extraído de pedreiras, ou depósitos, que podem apresentar grandes extensões e espessura, chegando a ter centenas de metros. Por essa razão, suas minas podem ser de grande porte e de longa vida útil. No entanto, a extração do calcário, com elevada pureza, corresponde a menos de 10% das reservas de carbonatos lavradas em todo mundo (SILVA, 2009). Dependendo da qualidade do calcário, pode-se utilizá-lo na produção dos mais variados produtos, como papel, plásticos, tintas, borrachas, cerâmica, alimentação de animais, metalurgia, vidros e até na purificação de água (SAMPAIO; ALMEIDA, 2011). O calcário menos nobre, que não atende a determinadas especificações, é aproveitado para outros fins,como agregados para a construção civil, por exemplo. A demanda da construção civil é muito alta, e vem determinando a abertura de minas cada vez maiores neste ramo, para a produção do cimento (BLISS, 2008 apud SILVA, 2009). A maior parte das minas de calcário no mundo é lavrada a céu aberto, nas chamadas pedreiras. diferente. Assim explorado, o calcário tem seu custo bastante reduzido. As principais etapas da lavra de calcário nessas condições incluem: remoção do capeamento, perfuração, desmonte por explosivos, e transporte até a usina de processamento (SILVA, 2009). 5.Estudos Tipicos de Calcario A fábrica de cimento de Nacala, localizada na cidade portuária do mesmo nome, é classificada pelo Governo de Moçambique como sendo do tipo “A” (indústria pesada) que produz cimento para construção civil: edifícios, estradas, pontes, entre várias aplicações. Ela ocupa uma superfície de 70 000 m2. Segundo o relatório anual da empresa, em 2012, criou cerca de 500 empregos directos. A capacidade de produção excedentária do cimento na região é suficiente para cobrir as necessidades de consumo de cimento. A extracção do calcário na praia de Relanzapo em Nacala ajuda a viabilizar a actividade da fábrica de cimento gerando adicionalmente alguns empregos para as pessoas destacadas a extracção e transporte do calcário e oferecendo uma alternativa para o transporte local visto que não há transporte semicolectivo na área e o caminhão da companhia transporta moradores de e para a cidade numa distância de 20km, quando a situação o permitir. 12 A população circunvizinha da fábrica apesar dos impactos adversos da actividade decorrente do funcionamento da fábrica, tem a oportunidade de obter um emprego e o acesso a novos serviços como o caso concreto que foi a instalação dum posto de saúde na área que beneficia não só os trabalhadores da empresa mas também a toda a população ali residente. Foi igualmente instalado um fontenário que abastece água gratuitamente a população local. A fábrica construiu igualmente uma escola e ofereceu a comunidade para os seus filhos frequentarem nela entre varias outras actividades que a fábrica desenvolve em prol do desenvolvimento local. Como resultado de muitas realizações que a empresa exerce sobre a comunidade, a qualidade da força de trabalho local e do seu padrão de vida aumentou, assim como a maior estabilidade social causada pela maior prosperidade económica. Os responsáveis pelo empreendimento também exercem uma grande responsabilidade social, empregam grande número de pessoas, e fornecem casas e serviços locais, o que ajuda a desenvolver pequenos negócios locais. 5.1.Tecnologia de fabricação do cimento 5.1.1. Cimento Portland Cimento Portland é a denominação técnica do material usualmente conhecido na construção civil como cimento. O cimento Portland foi criado e patenteado em 1824, pelo construtor inglês, Joseph Aspdin. O cimento foiassim chamado, pois o concreto que se obtinha com ele assemelhava-se a uma famosa pedra de construção proveniente da ilha de Portland, nas vizinhanças da Inglaterra. (Araújo (2009). O cimento Portland é um material em forma de pó, constituído de silicatos e aluminatos de cálcio. Estes materiais ao serem misturados com água hidratam-se, endurecendo a massa e tendo por consequência uma elevada resistência mecânica. O Cimento Portland é produto obtido pela pulverização de clínquer constituído essencialmente de cal, sílica, alumina, magnésia e óxido de ferro. E o clínquer é um produto de natureza granulosa, resultante da calcinação de uma mistura daqueles materiais, conduzida até a temperatura de sua fusão incipiente. (Ibid.,pág.31). O cimento é um dos materiais de construção mais utilizados na construção civil, por conta da sua larga utilização em diversas fases da construção. O cimento pertence à classe dos materiais 13 classificados como aglomerantes hidráulicos, esse tipo de material em contacto com a água entra em processo físico-químico, tornando-se um elemento sólido com grande resistência à compressão e resistente à água e a sulfatos. (Ibid.,pág.33). 5.1.2. Fabricação e composição Na indústria cimenteira, calcário, argila e minérios de ferro são usados como matérias-primas para a produção do cimento Portland, para tal estes materiais são misturados em proporções controladas e moídos de modo a formar o Cru (Raw meal), que é calcinado a altas temperaturas, entre 850-1500oC, obtendo-se o clínquer. Depois de esfriado, o clínquer é moído com um regulador de presa (geralmente gesso) e com adições de substâncias que contribuem para as suas propriedades ou facilitam o seu emprego tais como, escórias de altoforno, materiais pozolânicos e materiais carbonáticos; na realidade, são as adições que definem os tipos de cimentos gerando- se assim o produto final, o cimento, (Ibid, pág.45). Os componentes básicos do cimento Portland são: cao, sio2, al2o3 e fe2o3. Estes componentes interagem uns com os outros formando compostos complexos, uma mistura de silicatos e aluminados de cálcio que compõem o clínquer, que são responsáveis pelas propriedades físicas do cimento. O cimento contém também, como óxidos menores, mgo, so3, na2o, k2o e tio2 (idem., pág. 50). O cimento: basicamente de argila, calcário, areia e uma pequena quantidade de compostos contendo ferro que são aquecidos num forno robusto e de grande porte, a altas temperaturas, durante tempo suficiente para reagirem quimicamente e se transformarem em pequenas bolas chamadas clínquer, como se pode ver na figura 12 abaixo. 14 Fonte: [1]1 O clínquer é então misturado com gesso e moído formando um pó bastante fino chamado cimento. O cimento por seu lado, é o ingrediente chave na produção do concreto, componente vital dos edifícios, estradas, casas e escritórios 5.1.3.Processo de fabricação O cimento é uma pequena percentagem de argila, queimada juntamente com o calcário e que endurece na presença de água. O cimento é utilizado sob a forma de concreto. O concreto é uma mistura de cimento, areia e pedra e normalmente utilizado para preencher formas na moldagem de vigas e estruturas. O cimento é preparado com 75-80% de calcário e 20-25% de argila. A matéria-prima é extraída das minas ou pedreiras britada e misturada nas proporções correctas. Esta é colocada em moinho de matéria-prima (moinho de cru) e posteriormente cozidos em forno rotativo a temperatura de 1450ºc. (Oliveira, 2010). Finalmente o clinquer é reduzido a pó em um moinho (moinho de cimento) juntamente com 3- 4% de gesso. O gesso tem a função de retardar o endurecimento do clinquer pois este processo seria muito rápido se água fosse adicionada a clinquer puro. (Ibid.,pág.12). Em casos especiais onde se necessite de cimento com características diferentes das que são produzidos se faz o pedido por encomenda. No mercado existe diversos tipos de cimento. Cada tipo tem o nome e a sigla correspondente estampada na embalagem para facilitar a identificação. Os tipos de cimento adequado aos usos gerais no meio rural encontram se na tabela a seguir. Tipos de Cimento Nome Sigla Cimento Portland comum CP I Cimento Portland comum com adição CP I – S – 32 Cimento Portland composto com escória CP II – E – 32 Cimento Portland composto com pozolana CP II – Z – 32 Cimento Portland composto com filer CP II- F – 32 15 Cimento Portland de alto-forno CP III – 32 Cimento Portland pozolânico CP IV – 32 Resumidamente existe a seguinte simbologia para representar os tipos de cimento produzido: CP: Cimento Portland. I: Comum. II: Composto. III: De alto-forno. IV: Pozolânico. ARI ou V: Alta resistência inicial. S: Com sulfatos. E: Com escória granulada. 51 Z: Com material pozolânico. F: Com filler. RS: Resistente a sulfatos. Os requisitos exigidos para o Cimento Portland são: Índices químicos; perda ao fogo, resíduo Insolúvel; Índices físicos: Finura na peneira 0,075 mm (nº 200); Área específica pelo permeabilímetro de Blaine; Tempo de início e fim de pega; Expansibilidade a quente e a frio, e resistência à compressão. (idem). 5.2.Análises laboratoriais das amostras do calcário 5.2.1. Colheitas das amostras As amostras foram colhidas pelo autor do trabalho numa saída a pedreira com o técnico do laboratório de Cimentos de Nacala no mês de Setembro do ano de 2013 na pedreira de Relamzapo, distrito de Nacala, província de Nampula, no território moçambicano, e foram conservadas em sacos plásticos. As duas amostras de calcários usados no presente trabalho foram recolhidas a distância de 50 metros uma da outra. Nota-se também que há muita homogeneidade nos calcários que afloram naquela região por isso não houve muita necessidade de mais amostras. Deve se salientar que após o processo de extracção do calcário é submetido ao 16 processo de beneficiação pela empresa de cimento de Nacala permitindo obter o cimento como produto final. 5.2.2.Preparação das amostras no laboratório As amostras do calcário foram secas em estufa a 30oC. Após secagem, foi feita a homogeneização e quarteamento. Pesou-se 12 a 13 gramas das amostras de calcário 1 e 2 respectivamente. Uma porção da rocha total destinou-se a desagregação e moagem em moinho de argolas de num período de 15minutos com uma granulometria inferior a 90μm para um balão plástico. Foram separadas diversas tomas das amostras, destinadas aos diferentes ensaios a realizar, tendo sido a restante guardada como testemunho. 5.2.3.Análise química – procedimentos Um dos métodos utilizados para a análise química das amostras de calcário em estudo neste trabalho, foi a Espectrometria de Fluorescência de Raios X (FRX), uma técnica que permite a análise de elementos químicos maiores que possuam o número atómico Z> 9, no caso do equipamento existente no departamento de Geociências, em concentrações compreendidas entre 100 % e poucos ppm (Gomes, 1988). A base teórica da FRX é o denominado efeito da absorção fotoeléctrica, traduzido no seguinte modo: todos os elementos químicos presentes num espécime, são excitados por um feixe policromático de raios x primários com determinadas energias, emitindo radiações secundárias ou de fluorescência. 5.2.4.Análise mineralógica-Procedimentos Para a caracterização dos minerais presentes nas amostras de calcário de 01 e 02 estudados no presente trabalho recorreu-se a difracção de raios X (DRX) com difractómetro de RX. As análises foram realizadas no laboratório de Geociências da Universidade de Aveiro. A identificação dos minerais foi feita tendo por base os picos de difracção referenciados em diferentes bibliografias existente para este efeito (Thorez 1976; Brindley e Brown 1980; Moore eReynolds 1997), bem como os respectivos picos diagnose e o poder reflector. 17 5.2.4.Análise quantitativa dos minerais - Procedimentos Segundo Guirado (2000) e Feret et al, 1999, a determinação mineralógica quantitativa é basicamente feita por meio da difracção de raios x (DRX) fluorescência de raio x (FRX) e da microscopia. O presente estudo baseou se em duas amostras de calcário, nomeadamente calcário1 e calcário2. A análise quantitativa dos minerais presentes em cada amostra através dos diferentes difratogramas fez-se a identificação de alguns picos dos minerais que serviram de padrão, 5.2.5.Conclusão das Analises Passando primeiramente no cálculo da área triangular que o mineral ocupa seguidamente o cálculo da área corrigia que é a relação entre a área medida e o poder reflector do mineral, que depois passou-se a somar as áreas corrigidas para se ter a media das áreas que finalmente conduziu ao cálculo da percentagem de cada mineral na amostra. Da análise química dos teores conclui-se que os teores nas amostras analisadas variam de 53,915% a 53,081% de (CaO); 0,838% a 1,075% de (MgO); 0,027% a 0,023% de (Fe2O3); 0,009% a nula de (K2O); 0,404% e 0, 325% de (SiO2); 0,285% a 0,310% de (SO3), respectivamente amostras de calcário 1 e 2. Dos resultados dos ensaios químicos efectuados, as amostras em destaque apresentam na sua composição química, alta percentagem de óxido de cálcio (CaO) na ordem de 52,915% na amostra 1 e 53,081% de óxido de cálcio (CaO) na amostra 2. Esses resultados permitiram concluir que o material testado reúne as condições exigidas para a produção de cimento ou seja, todas as composições apresentaram resultados satisfatórios em termos de elevados teores de matéria carbonatada e pouca matéria silicatada. Segundo os dados laboratoriais da amostra de calcario1, a maior percentagem dos minerais identificados vai para o óxido de cálcio (CaO) 52,9% e LOI ou PF com 44,3% que exprime a perda de massa do calcário após o aquecimento em mufla a 1000ºc. Outros elementos contidos na referida amostra, nomeadamente os óxidos de alumínio, sódio, magnésio, silício, fósforo, enxofre, cloro, ferro, estrôncio, têm uma percentagem abaixo de 1% o que revela ser um calcário sem muitas impurezas. 18 A semelhança com a amostra1 acima descrita, a amostra 2 apresenta igualmente um valor elevado de óxido de cálcio (53%), o valor da perda ao rubro descrita acima, corresponde numa média de 44%. O valor de óxido de magnésio atinge a unidade o que não acontece na amostra1 que o seu valor é inferior a este. A amostra2 não possui óxido de potássio, os outros elementos presentes na amostra possuem uma percentagem abaixo de 1%. Pode concluir que a amostra 2 é mais pura em relação a primeira. Embora alguns parâmetros se encontrem no intervalo aceitável em termos de teores, é preciso que o CaO esteja em teores suficientemente elevados pois ele é determinante no processo de clinquerização. 5.3.EXTRAÇÃO DO CALCÁRIO - PROBLEMAS AMBIENTAIS Conforme a Mineropar (2004), a extração do calcário em lavra a céu aberto acarreta uma série de modificações na paisagem e alterações do meio. Uma das consequências deste processo é o desmatamento, pois será retirada a vegetação de acordo com o avanço da lavra e o decapeamento, que significa a retirada de material estéril - cobertura de solo, argila ou rocha alterada. Além destes, ocasiona um impacto visual pela modificação da topografia em minas a céu aberto, constrói industriais, lança resíduos nas encostas, assoreamento no leito do rio e acelera o processo de degradação nas intermediações. Posteriormente segue o desmonte da rocha através de perfuração, carregamento com explosivos e detonação. Na sequência ocorre o carregamento da rocha desmontada em caminhões e transporte até a usina de beneficiamento ou pátio de estocagem. Também ocorre o transporte de material estéril até o depósito de estéril (botafora) retirado no decapeamento. As indústrias de produção da cal, são elementos bastante marcantes na paisagem do município de Colombo, misturam-se ao espaço urbano, em áreas rurais instaladas junto à vegetação predominante da região, ao lado de cursos de água e mananciais. Este tipo de industrialização tradicional onde se emprega pouca tecnologia e muita mão-de-obra barata é responsável por criar vários arranjos espaciais dentro da paisagem (SEBRAE, 2004). Conforme a Mineropar (2004), a extração mineral, como várias outras atividades antrópicas, é potencialmente degradadora do meio ambiente. Uma característica da mineração é o recurso 19 natural não renovável, e por mais que se desenvolva dentro dos melhores padrões de controle ambiental, sempre resultará num impacto residual, que pode ser corrigido através da reabilitação de áreas degradadas. O processo de produção da cal segue a etapa da seleção da matériaprima de granulometria e qualidade adequada ao processamento. Posteriormente o material é selecionado e depositado em pátio de estocagem céu aberto. A matéria-prima selecionada é então calcinada em forno vertical com utilização de combustível. Após a calcinação, sob condições adequadas de temperatura e tempo de exposição, o produto calcinado poderá ser moído para obtenção da cal virgem ou reprocessado na etapa de hidratação para obtenção da cal hidratada (SEBRAE, 2004). A cal hidratada é obtida através da hidratação da cal virgem, por meio da transformação química do óxido de cálcio (CaO) para hidróxido de cálcio (CaOH). Esse processo é realizado com a aspersão da água sobre o material calcinado imediatamente após a sua retirada do forno vertical. Após a hidratação e a reação da cal, o material resultante é deixado para secagem ao ar livre empátio coberto para evitar problemas de hidratação excessiva. Após este processo de secagem natural o material é encaminhado ao moinho de impacto (SEBRAE,2004). Conforme Chaves (2009), a atividade de extração mineral está diretamente relacionada com o meio ambiente, devido o volume significativo de material que é extraído e posteriormente transportado. Este processo gera impactos ambientais significativos por conta do volume de resíduos gerado. Desta forma, a mineração provoca um conjunto de efeitos não desejados como depreciação de imóveis ao redor, conflitos de uso do solo, transtornos de trafego urbano e degradação. Neste âmbito, a mineração do calcário tem contribuído para a degradação do meio ambiente de diversas formas, primeiramente pela desmatamento para retirada do minério, acelerando assim o processo de erosão, deixando área praticamente inutilizável, criando além do impacto ambiental, um impacto visual na paisagem, o qual cria uma desvalorização do espaço; segundo a transformação do calcário na cal, requer um processo de industrialização, a qual é movida por combustíveis como serragem e lenha, quando estes são utilizados para gerar energia através do fogo liberam monóxido de carbono, aumentando assim as emissões de poluentes na atmosfera. 20 Outro problema da industrialização do calcário é com relação aos problemas respiratórios, notamos que uma grande parte da população sofre de doenças, provenientes da poeira oriunda da atividade econômica, este problema é mais evidenciado, nos períodos de estiagem. Neste sentido, verifica-se que a atividade mineradora vem contribuindo negativamente para a qualidade de vida da população que habita próxima e no entorno da extração e industrialização do calcário e para o meio ambiente, criando um cenário desolador, desmatamentos, áreas erodidas, poluição atmosférica, visual e sonora devido as explosões e movimentação de maquinas e caminhões. Podemos salientar também a atuação como elemento responsável por uma desorganização do espaço, criando arranjos espaciais, os quais denotam uma má qualidade de vida dos habitantes, devido à falta de infraestrutura. Para os autoresBitoun (2005), Coelho (2006), Guerra e Cunha (2006) destacam para o fato de que a questão ambiental na cidade é a expressão da relação conflituosa entre sociedade e natureza por meio do processo de produção e reprodução capitalista. Afinal, a crise ambiental se revela não só pela aglomeração e ocupação densificada do solo que se reflete através da sua impermeabilização, mas também da redução da vegetação, da canalização dos rios, do lançamento de efluentes domésticos e industriais e da apropriação desigual dos problemas ambientais. Quanto à poeira da sílica provocada por esta atividade, Possibom (2001) descreve que produz uma doença caracterizada por uma fibrose pulmonar, irreversível e progressiva. O autor ainda destaca que não há tratamento para a silicose, doença provocada pela inalação do pó da sílica. Como pode ser observado na região em questão, os impactos ambientais e sociais são muito perceptíveis, indo contra a lógica do desenvolvimento sustentável, a qual busca uma equalização do desenvolvimento econômico e da preservação do meio natural com o intuito de proporcionar uma melhor qualidade de vida para a população local. A degradação da paisagem pela extração mineral vem criando um cenário desolador, o qual avistamos um elevado índice de poluição atmosférica e sonora, desmatamentos e grandes áreas erodidas. Após o fim do processo de extração, onde a área não fornece mais matéria prima, ela é desativada sem reestruturação alguma, criando assim abandono e poluição visual. Portanto as alterações no meio natural acabam sendo inevitáveis, devido à grande demanda de matéria prima exigida pela indústria de transformação 21 6.Conclusão Calcário – serve como matéria-prima na produção de cimento, cal e vidro; é também usado na agricultura e na pavimentação de vias de acesso. Apesar dos usos benéficos do calcário para agricultura, edificação etc sua extração, como toda atividade mineradora, gera impactos negativos ao meio ambiente, independente de qual seja o seu destino, ao acabar com os afloramentos naturais de calcários e sua vegetação característica As empresas atuantes na indústria de mineração e beneficiamento do calcário têm, em geral, uma estrutura relativamente fechada (poucas são incorporadas como sociedades anônimas), e poucas detêm certificações relativas à qualidade e ao meio ambiente (ISO 9001 e ISO 14.001), sendo que essas empresas são majoritariamente ligadas à produção de calcário para a indústria de cimento, não à produção de calcário para fins agrícolas. Fazendo a comparação dos calcários usados para a produção do cimento analisados nos laboratórios do Departamento de Geociência da UA e no laboratório da empresa de cimentos de Moçambique em Nacala, pode-se tirar a conclusão de que eles não têm muitas variações em termos composicionais. As pequenas diferenças em termos de teores químicos não constituem nenhum constrangimento na qualidade do cimento. Aconselha-se a empresa Cimentos de Moçambique em Nacala a usar os dois tipos de calcários analisados nos dois laboratórios (UA e na sua empresa), pois todos os materiais ensaiados reúnem boas qualidades e requisitos para a produção de cimento, de acordo com as especificações avançadas pelos autores citados ao longo do trabalho. 22 7.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AFONSO, R. e MARQUES, J. Recursos minerais de Moçambique, Contribuição para o seu conhecimento. 2ª Edição, Instituto de Investigação Científica Tropical, Lisboa, (1998). BONDYREV, I. V. Notícia explicativa (provisória) da Carta Geomorfológica de Moçambique. Ministério dos Recursos Minerais, Instituto Nacional de Geologia, Maputo, 1983. HOLANDA, C. J. N.; GOMES, A. E. P.; MELO, E. B. de; Maranhão, R. J. L.; & outros. Calcários de Pernambuco: rochas para fins industriais, 1987. Afonso, R. S., & Marques, J. M. (1993). Recursos minerais da república de Moçambique – Contribuição para o seu conhecimento. Instituto de Investigação Científica Tropical. Direcção Nacional de Geologia. António, G., & Coutinho, C. (2012). A integração curricular das TIC no sistema de ensino em Moçambique: Iniciativas em curso. Actas do II Congresso Internacional TIC e Educação – ticEduca 2012. Recuperado em 2014, junho 24, de http://ticeduca.ie.ul.pt/atas/pdf/281.pdf. Lehto, L., & Gonçalves, R. (2008). Mineral resources potential in Mozambique. Geological Survey of Finland, 48, 307-321. Recuperado em 2015, junho 12, de http://tupa.gtk. GTK Consortium (2006a). Notícia Explicativa da Carta Geológica 1:250.000. Direcção Nacional de Geologia, Volume 4, Maputo. GTK Consortium (2006b). Notícia Explicativa da Carta Geológica 1:250.000. Direcção Nacional de Geologia, Volume 1, Maputo. http://ticeduca.ie.ul.pt/atas/pdf/281.pdf http://tupa.gtk/
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