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UFOP - CETEC - UEMG
REDEMAT REDE TEMÁTICA EM ENGENHARIA DE MATERIAIS
UFOP – CETEC – UEMG
Dissertação de Mestrado
“Comparação entre as características estruturais e
mineralógicas de rejeito de minério de ferro em faixas
ultrafinas provenientes de diferentes depósitos e rotas de
beneficiamento”
Autora: Natália Lopes Zinato
Orientador: Prof. Dr. Fernando Gabriel Silva Araújo
Coorientador: Jefferson Januário Mendes
Dezembro de 2016
UFOP - CETEC - UEMG
REDEMATREDE TEMÁTICA EM ENGENHARIA DE MATERIAIS
UFOP – CETEC – UEMG
Natália Lopes Zinato
“Comparação entre as características estruturais e mineralógicas de
rejeito de minério de ferro em faixas ultrafinas provenientes de
diferentes depósitos e rotas de beneficiamento”
Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de
Pós-Graduação em Engenharia de Materiais da
REDEMAT, como parte integrante dos requisitos
para a obtenção do título de Mestre em Engenharia de
Materiais.
Área de concentração: Análise de Materiais
Orientador: Prof. Dr. Fernando Gabriel Silva Araújo
Coorientador: Jefferson Januário Mendes
Ouro Preto, dezembro de 2016
II
III
“O sucesso nasce do querer, da determinação e persistência em se chegar a um objetivo.
Mesmo não atingindo o alvo, quem busca e vence obstáculos,
no mínimo fará coisas admiráveis.”
José de Alencar
IV
DEDICATÓRIA
Aos meus pais,
pelo grande sacrifício de me garantir o mais valioso bem da vida:
o estudo.
V
AGRADECIMENTOS
A Deus, por me encorajar a enfrentar os grandes desafios;
À minha mãe Zilda, meu pai Severino, meu irmão Brendow e demais familiares, pelas
orações e compreensão das minhas ausências;
Ao meu companheiro Raul pela paciência, auxílio e suporte emocional necessário para a
realização deste trabalho;
Ao prof. Dr. Fernando Gabriel da Silva Araújo pela valiosa orientação, paciência e
confiança. Ao prof. Jefferson Mendes e prof. Rubén Sole pelo apoio no desenvolvimento da
pesquisa;
Ao prof. Dr. Itavahn Alves da Silva pelos ensinamentos e sugestões;
À REDEMAT, aos professores e à secretária Ana pela assistência e oportunidade
concedida;
À UFOP e CAPES, entidades que beneficiaram minha trajetória científica;
Ao Centro Mínero Metalúrgico da REDEMAT / Escola de Minas e à Fundação Gorceix
por possibilitarem a realização das análises, em especial ao Luciano, Eliziaria e Valdiléia;
À Danúbia, Luíza e demais funcionários do DEPEC pelo valioso suporte;
Aos colegas de curso, em especial ao Blênio e Anderson pela colaboração;
A todos que, direta ou indiretamente, contribuíram para a realização deste trabalho.
VI
Sumário
AGRADECIMENTOS .............................................................................................................. V
LISTA DE FIGURAS ........................................................................................................... VIII
LISTA DE TABELAS ............................................................................................................. XI
LISTA DE QUADROS ........................................................................................................... XII
LISTA DE SÍMBOLOS E ABREVIAÇÕES ........................................................................ XIII
RESUMO .............................................................................................................................. XIV
ABSTRACT ........................................................................................................................... XV
1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................................... 1
1.1 Justificativa ....................................................................................................................... 2
2. OBJETIVOS ........................................................................................................................... 3
2.1 Objetivo geral ................................................................................................................... 3
2.2 Objetivos específicos ........................................................................................................ 3
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................................... 4
3.1 Minérios de ferro .............................................................................................................. 4
3.2 Óxidos de ferro ............................................................................................................... 10
3.3 Hematita (α- Fe2O3) ........................................................................................................ 11
3.4 Magnetita (Fe3O4) ........................................................................................................... 11
3.5 Goethita (α-FeOOH) ....................................................................................................... 12
3.6. Formações ferríferas bandadas ...................................................................................... 13
3.6. Processos de beneficiamento de minério de ferro ......................................................... 15
3.6.1. Separação Magnética .............................................................................................. 18
3.6.2. Flotação ................................................................................................................... 19
3.6.3. Espessamento de lama ............................................................................................ 19
3.7. Rejeitos e sua disposição em barragens ......................................................................... 20
3.7. Métodos de Alteamento de Barragens ........................................................................... 22
3.8. Reaproveitamento do rejeito de minério de ferro .......................................................... 25
4. MATERIAIS E MÉTODOS ................................................................................................ 27
4.1 Materiais ......................................................................................................................... 27
4.2 Métodos .......................................................................................................................... 27
4.2.1 Peneiramento a úmido .............................................................................................. 28
4.2.2 Classificação granulométrica via Cyclosizer ........................................................... 28
4.2.3 Difratometria de Raios X ......................................................................................... 30
VII
4.2.4 Análise mineralógica ............................................................................................... 32
4.2.4.3 Microscopia Eletrônica de Varredura com Análise Mineralógica Integrada (MEV-
AMI) ................................................................................................................................. 34
4.2.6 Análise química ........................................................................................................... 35
5. RESULTADOS .................................................................................................................... 43
5.1. Classificação Granulométrica ........................................................................................ 43
5.1.1. Peneiramento a úmido ............................................................................................. 43
5.1.2. Cicloclassificação (Cyclosizer) ............................................................................... 43
5.2. Análise química por FRX .............................................................................................. 45
5.2.1. Rejeito da flotação .................................................................................................. 45
5.2.2. Rejeito da separação magnética .............................................................................. 47
5.2.3. Rejeito do underflow do espessador ....................................................................... 49
5.3. Análise química por titulação ........................................................................................ 51
5.3.1. Rejeito da flotação .................................................................................................. 52
5.3.2. Rejeito da separação magnética .............................................................................. 55
5.3.3. Rejeito do underflow do espessador ....................................................................... 59
5.4. Difratometria de Raios X ............................................................................................... 62
5.4.1. Rejeito da flotação .................................................................................................. 62
5.4.2. Rejeito da separação magnética .............................................................................. 63
5.4.3. Rejeito do underflow do espessador ....................................................................... 64
5.5. Minerografia Quantitativa Volumétrica ........................................................................ 65
5.5.1. Rejeito da flotação .................................................................................................. 65
5.5.2. Rejeito da separação magnética .............................................................................. 66
5.5.3. Rejeito do underflow do espessador ....................................................................... 67
5.6. MEV-AMI ..................................................................................................................... 68
5.6.1 Morfologia das amostras .......................................................................................... 72
6. CONCLUSÕES .................................................................................................................... 75
7. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ............................................................... 77
8. REFERÊNCIAS ................................................................................................................... 80
GLOSSÁRIO ........................................................................................................................... 85
ANEXOS .................................................................................................................................. 87
VIII
LISTA DE FIGURAS
Figura 3.1: A importância relativa dos materiais no desenvolvimento das civilizações...........4
Figura 3.2: Principais regiões com depósito mineral.................................................................5
Figura 3.3: Fontes da exportação de minério de ferro no mundo..............................................6
Figura 3.4: Distribuição dos depósitos minerais em Minas Gerais...........................................7
Figura 3.5: Principais minerais exportados em 2014 ...............................................................7
Figura 3.6: Principais países compradores do Minério de Ferro brasileiro (2012)...................7
Figura 3.7: Comparação entre as exportações brasileiras de minério de ferro em 2014 e
2015............................................................................................................................................9
Figura 3.8: O mineral Hematita...............................................................................................11
Figura 3.9: O mineral Magnetita.............................................................................................12
Figura 3.10: O mineral Goethita..............................................................................................13
Figura 3.11: Itabirito – dobramento.........................................................................................14
Figura 3.12: Formação ferrífera bandada................................................................................14
Figura 3.13: Fluxograma de processamento e beneficiamento do minério de ferro...............16
Figura 3.14: Britador de Mandíbulas.......................................................................................17
Figura 3.15: Moinho de Bolas.................................................................................................17
Figura 3.16: Conjunto de Hidrociclones..................................................................................18
Figura 3.17: Classificador espiral............................................................................................18
Figura 3.18: Colunas de Flotação............................................................................................18
Figura 3.19: Contribuição média de cada substância para a geração de rejeitos da mineração
(2010-2030)...............................................................................................................................21
Figura 3.20: Principais destinos de rejeito dentro da mineração.............................................21
Figura 3.21: Imagens de satélite da barragem de Fundão antes e depois do rompimento......22
Figura 3.22: Imagem de satélite de uma barragem de rejeito de minério de ferro da Mina de
Timbopeba, em um distrito de Ouro Preto/ MG.......................................................................22
Figura 3.23: Métodos construtivos de barragens de rejeito.....................................................24
Figura 4.1: Fluxograma de preparação e análise das amostras................................................28
Figura 4.2: Cyclosiser composto por hidrociclones em série, Fundação Gorceix...................29
Figura 4.3: Esquema ilustrativo do cicloclassificador, CIMAQ, modelo CL-501..................30
Figura 4.4: Diagrama esquemático de um difratômetro de raios X.........................................31
Figura 4.5: Amostras em forma de pastilhas, embutidas em resina........................................32
Figura 4.6: Estereomicroscópio óptico, CT³ - Fundação Gorceix...........................................33
Figura 4.7: Câmara de amostras e detectores do MEV-AMI..................................................34
IX
Figura 4.8: Princípio da fluorescência de raios X....................................................................36
Figura 4.9: Espectrômetro de fluorescência de raios X por energia dispersiva.......................37
Figura 4.10: Amostras em solução sobre a chapa aquecedora................................................38
Figura 4.11: Adição de 𝑇𝑖𝐶𝑙3 e mudança de coloração...........................................................38
Figura 4.12: Soluções com coloração azul persistente............................................................39
Figura 4.13: Titulação com solução de dicromato de potássio. Transição da coloração da
solução de azul persistente para verde e finalmente violeta.....................................................39
Figura 4.14: Soluções preparadas para serem levadas ao aquecimento até a secagem
completa....................................................................................................................................40
Figura 4.15: Soluções em processo de filtragem.....................................................................41
Figura 4.16: Cadinhos de porcelana com amostras retidas em papéis de filtro.......................41
Figura 4.17: Cadinhos sendo retirados da mufla após a calcinação do papel de filtro............42
Figura 5.1: Porcentagem de massa retida no peneiramento, com granulometria acima de
44µm.........................................................................................................................................43
Figura 5.2: Distribuição da amostra por faixa granulométrica e respectiva massa retida.......44
Figura 5.3: Distribuição da amostra por faixa granulométrica e respectiva massa retida.......44
Figura 5.4: Distribuição da amostra por faixa granulométrica e respectiva massa retida.......45
Figura 5.5: Distribuição do teor de óxido de ferro por faixa granulométrica..........................46
Figura 5.6: Distribuição do teor de sílica por faixa granulométrica........................................47
Figura 5.7: Comparação entre os teores de sílica e óxido de ferro presentes na amostra.......47
Figura 5.8: Distribuição do teor de ferro por faixa granulométrica.........................................48
Figura 5.9: Distribuição do teor de sílica por faixa granulométrica........................................49
Figura 5.10: Comparação entre os teores de sílica e ferro presentes na amostra....................49
Figura 5.11: Distribuição do teor de óxido de ferro por faixa granulométrica........................50
Figura 5.12: Distribuição do teor de sílica por faixa granulométrica......................................51
Figura 5.13: Comparação entre os teores de sílica e óxido de ferro presentes........................51
Figura 5.14: Distribuição da porcentagem de sílica por faixa granulométrica........................52
Figura 5.15: Distribuição da porcentagem de ferro por faixa granulométrica........................53
Figura 5.16: Comparação entre os teores de sílica e ferro presentes na amostra....................53
Figura 5.17: Comparação entre os resultados obtidos por FRX e titulação............................54
Figura 5.18: Comparação entre os resultados obtidos por FRX e titulação............................54
Figura 5.19: Comparação entre os resultados obtidos por FRX e titulação............................55
Figura 5.20: Distribuição da porcentagem de sílica por faixa granulométrica........................56
Figura 5.21: Distribuição da porcentagem de ferro por faixa granulométrica........................56
X
Figura 5.22: Comparação entre os teores de sílica e ferro presentes na amostra....................57
Figura 5.23: Comparação entre os resultados obtidos por FRX e titulação............................57
Figura 5.24: Comparação entre os resultados obtidos por FRX e titulação............................58
Figura 5.25: Comparação entre os resultados obtidos por FRX e titulação............................58
Figura 5.26: Distribuição da porcentagem de sílica por faixa granulométrica........................59
Figura 5.27: Distribuição da porcentagem de ferro por faixa.................................................60
Figura 5.28: Comparação entre os teores de sílica e ferro presentes na amostra....................60
Figura 5.29: Comparação entre os resultados obtidos por FRX e titulação............................61
Figura 5.30: Comparação entre os resultados obtidos por FRX e titulação............................61
Figura 5.31: Comparação entre os resultados obtidos por FRX e titulação............................62
Figura 5.32: Espectro de Difração de Raios X da amostra de rejeito da flotação...................63
Figura 5.33: Espectro de Difração de Raios X da amostra de rejeito da separação
magnética..................................................................................................................................64
Figura 5.34: Espectro de Difração de Raios X da amostra de rejeito do underflow do
espessador.................................................................................................................................65
Figura 5.35: Distribuição de massa dos minerais presentes na amostra da flotação
(em%)........................................................................................................................................69
Figura 5.36: Distribuição de massa dos minerais presentes na amostra da separação magnética
(em%)......................................................................................................................69
Figura 5.37: Distribuição de massa dos minerais presentes na amostra do underflow do
espessador (em%).....................................................................................................................70
Figura 5.38: Morfologia do rejeito da flotação........................................................................72
Figura 5.39: Morfologia do rejeito da separação magnética...................................................73
Figura 5.40: Morfologia do rejeito do underflow do espessador de lama..............................74
Figura 7.1: Fluxograma de processamento e reaproveitamento de rejeitos............................76
XI
LISTA DE TABELAS
Tabela III.1: Principais minerais exportados (US$1.000.000)..................................................6
Tabela III.2: Estimativa da produção de minério de ferro até 2016..........................................8
Tabela III.3: Projeção da contribuição anual de algumas substâncias, para a geração de rejeitos
da mineração (2010-2030) (Em %)..............................................................................20
Tabela IV.1: Nomes das amostras em cada fração gerada, por peneira e por cyclosizer........30
Tabela V.1: FRX – Rejeito da flotação....................................................................................46
Tabela V.2: FRX – Rejeito da separação magnética...............................................................48
Tabela V.3: FRX – Rejeito do underflow do espessador de lama...........................................50
Tabela V.4: Titulação – Rejeito da flotação............................................................................52
Tabela V.5: Titulação – Rejeito da separação magnética........................................................55
Tabela V.6: Titulação – Rejeito do underflow do espessador.................................................59
Tabela V.7: Composição mineralógica do rejeito da flotação................................................65
Tabela V.8: Contagem de partículas.......................................................................................66
Tabela V.9: Composição mineralógica do rejeito da separação magnética............................66
Tabela V.10: Contagem de partículas.....................................................................................67
Tabela V.11: Composição do rejeito do underflow do espessador.........................................67
Tabela V.12: Contagem das partículas....................................................................................68
Tabela V.13: Distribuição em massa dos minerais presentes no rejeito..................................69
Tabela V.14: Distribuição das partículas (% em massa) por tamanho de grão.......................70
XII
LISTA DE QUADROS
Quadro 3.1: Óxidos de Ferro e sua ocorrência........................................................................10
Quadro 3.2: Mineralogia dos diferentes tipos composicionais de formações.........................14
Quadro 3.3: Características do Itabirito...................................................................................14
Quadro 3.4: Métodos de construção de barragens rejeitos......................................................25
Quadro 5.1: Padrões identificados na difração da amostra da flotação...................................63
Quadro 5.2: Padrões identificados na difração da amostra da separação magnética..............64
Quadro 5.3: Padrões identificados na análise do rejeito do underflow do espessador............65
Quadro 7.1: Rotas de reaproveitamento de rejeito de minério de ferro..................................77
XIII
LISTA DE SÍMBOLOS E ABREVIAÇÕES
DRX - Difração de Raios X
FEAM - Fundação Estadual do Meio Ambiente
IBRAM - Instituto Brasileiro de Mineração
NRM - Normas Reguladoras de Mineração
PORMIN - Portal de Apoio ao Pequeno Produtor Mineral
UNESP - Universidade Estadual Paulista
mm - milímetro
µm - micrômetro
nm - nanômetro
l/h - litro por hora
ºC - grau centígrado
g/m³ - grama por metro cúbico
λ – comprimento de onda
XIV
RESUMO
Este estudo aborda o problema de geração de rejeitos no processo de beneficiamento de minério
de ferro. Este assunto tornou-se foco de diversos pesquisadores devido a problemas ambientais
ligados a forma como esses rejeitos são dispostos na natureza e principalmente, a questões
relacionadas ao valor representativo desse material em teor de ferro contido. Deve-se levar em
consideração que a quantidade de rejeito produzido está diretamente ligada ao teor do mineral
presente nas jazidas a serem exploradas. Já as características granulométricas deste rejeito
dependem do tipo de minério bruto a ser extraído e do processo de beneficiamento empregado
(concentração magnética, concentração gravimétrica, flotação, etc). Uma vez conhecida a
composição desses rejeitos, tornam-se possíveis a realização de estudos a fim de buscar um
reaproveito desse material neste ou em outros setores da economia e até mesmo obter uma
redução de gastos com o seu descarte. Em função disso é necessário realizar a caracterização
tecnológica desses materiais com o objetivo de identificar os teores de ferro, a porcentagem de
elementos contaminantes, as características mineralógicas e o teor de deliberação de partículas
dos minerais de interesse presentes, em faixas granulométricas finas e ultrafinas. A classificação
desta classe de partículas por cyclosizer revelou que maior parte do rejeito da flotação foi retida
entre 6,69 e 32,13µm, da separação magnética abaixo de 4,11µm e do underflow abaixo de
4,02µm. A FRX demonstrou que o rejeito da flotação e separação magnética são constituídos
essencialmente por SiO2, Fe2O3 e Al2O3 e do underflow por SiO2 e Fe2O3. O DRX revelou que
a amostra da flotação é composta por hematita, quartzo e caulinita, da separação magnética por
quartzo, goethita, hematita e caulinita e do underflow por quartzo, hematita e goethita. Pelas
análises de liberação e mineralogia, concluiu-se que os rejeitos possuem alto teor de ferro e
baseado nisso e em demais estudos externos, foram sugeridas rotas para seu reaproveitamento.
Palavras-chave: minério de ferro, caracterização, rejeitos, reaproveitamento.
XV
ABSTRACT
The paper addresses the problem of generating waste in the process of beneficiation of iron ore.
This subject has become the focus of many researchers due to environmental problems related
to how these wastes are disposed in nature and mainly to matters related to the representative
value of the material contained in iron content. One should take into account that the amount
of waste produced is inversely proportional to the content of this mineral in deposits be
exploited. As for the granulometric characteristics of the waste depends on the type of raw ore
being mined and beneficiation process employed (magnetic concentration, gravity
concentration, froth flotation, etc.). Once you know the composition of these wastes, it becomes
possible to carry out studies to pursue a reuse of this material in this or other sectors of the
economy and even get a reduction of spending your disposal. As a result it is necessary to
characterize these materials technology in order to identify the iron content, the percentage of
contaminants, mineralogical characteristics and content determination of particles of minerals
of interest present in fine and ultrafine particle sizes. The characterization of this particle class
by cyclosizer revealed that most of the flotation waste were retained between 6,69 and 32,13µm,
of the magnetic separation below 4,11µm and the overflow of sludge thickener below 4,02µm.
FRX showed that the flotation and magnetic separation tailings are consist essentially of SiO2,
Fe2O3 and Al2O3, and overflow of SiO2 and Fe2O3. DRX showed that the flotation sample it’s
composed by hematite, quartz and kaolinite, magnetic separation by quartz, goethite, hematite
and kaolinite, and overflow by quartz, hematite and goethite. By liberation and mineralogy
analysis was conclude that tailings have a high iron content and, based on this and other external
studies, some routes have been suggested for its reuse.
Keywords: Iron Ore, characterization, tailings, reuse.
1
1. INTRODUÇÃO
O setor da mineração é indispensável no cotidiano moderno e constitui um dos pilares
do desenvolvimento tecnológico atual. A atividade mineradora, no entanto, existe desde os
primórdios da sociedade. Os povos antigos já extraíam minerais das rochas e do solo para
produzir utensílios, armas, ferramentas e pigmentos. Com o passar do tempo, foram
desenvolvendo-se novas aplicações para os minerais e como consequência, surgiram diversas
minas de exploração.
No Brasil, a partir do século XVII, a mineração passou a dominar a economia através
da extração de ouro e diamante. Principal produtor, o estado de Minas Gerais sofreu
consequências diretas, tais como o enorme crescimento populacional e a ocupação desordenada
das cidades. Hoje, um dos minerais mais extraídos no país é o minério de ferro, lucrativo
produto de exportação e largamente utilizado no consumo interno. Porém, tanto no Brasil, como
na maioria dos países emergentes, o ritmo crescente da exploração destes recursos naturais vem
agravando os impactos causados no meio ambiente.
Atualmente, com a crescente discussão sobre os danos causados pelas atividades
humanas na natureza, surgiu a preocupação em estabelecer o desenvolvimento sustentável da
economia, através da utilização consciente dos recursos naturais e da redução dos resíduos
gerados e descartados pelas indústrias. No setor da extração mineral, as grandes preocupações
são a respeito do esgotamento das reservas e da forma correta de deposição dos resíduos gerados
durante os processos de extração e beneficiamento.
2
1.1 Justificativa
A extração de minério bruto, assim como seu beneficiamento gera uma grande
quantidade de resíduos que são descartados em barragens e bacias de contenção, o que constitui
um risco eminente ao ecossistema da região. Um agravante deste processo é que o teor do
mineral presente na jazida interfere na quantidade de rejeito e quanto menor a sua porcentagem,
maior é a quantidade de rejeito produzido. Entretanto, considera-se que a baixa eficiência nos
processos de recuperação é responsável pela produção de um rejeito rico em ferro, que
evidentemente tem um valor econômico agregado.
Uma vez conhecida a composição desse rejeito, torna-se possível estudar formas de
reaproveitá-lo neste ou em outros setores da economia. Sob esta perspectiva, é importante a
realização de uma caracterização dos rejeitos para identificar em quais faixas granulométricas
há maior concentração de ferro que possa ser recuperado para futuras aplicações, bem como
identificar em qual rota de beneficiamento foram gerados.
3
2. OBJETIVOS
2.1 Objetivo geral
Caracterização de amostras de rejeito de minério de ferro provenientes de diferentes
barragens localizadas no quadrilátero ferrífero
2.2 Objetivos específicos
Determinação das faixas granulométricas mais ricas em ferro
Obtenção das principais informações químicas e mineralógicas do rejeito
Propor um modelo que sugira uma possível destinação adequada para cada tipo de
rejeito, de acordo com suas características
Adequar a reutilização do rejeito como um produto industrial.
4
Figura 3.1: A importância relativa dos materiais no desenvolvimento das civilizações
Fonte: CTB, 2014
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1 Minérios de ferro
A utilização de materiais metálicos pelas civilizações atingiu seu auge a partir do
desenvolvimento do aço e outras ligas metálicas e só teve o ritmo de crescimento reduzido após
as décadas de 50 e 60, quando a indústria passou a desenvolver e introduzir uma grande
quantidade de materiais poliméricos sintéticos, compósitos e tipos especiais de materiais
cerâmicos no cotidiano da sociedade, o que contribuiu para que os metais perdessem sua
posição de destaque. Entretanto os materiais metálicos continuam a ser largamente utilizados e
a cada dia, novas tecnologias são aplicadas à sua fabricação. A Figura 3.1 ilustra a utilização
dos diferentes materiais ao longo do desenvolvimento das civilizações.
A exploração dos recursos minerais é fundamental para o desenvolvimento e
manutenção da indústria mundial. Uma enorme gama de minerais é extraída para diversas
finalidades. O Brasil possui grandes reservas minerais e ocupa posição de destaque no ranking
das exportações globais. Dentre os minerais produzidos e exportados, destaca-se o nióbio,
manganês, bauxita e minério de ferro.
As reservas mundiais de minério de ferro são da ordem de 170 bilhões de toneladas.
Segundo Jesus (2012), as reservas brasileiras totalizam 29,6 bilhões de toneladas (com um teor
médio de 52,95% de ferro) e estão localizadas, em sua quase totalidade, nos estados de Minas
5
Figura 3.2: Principais regiões com depósito mineral
Fonte: IBRAM, 2012
Gerais (Itabirito, 79,7% das reservas e teor médio de 51,4% de Fe), Mato Grosso do Sul (9,9%
e teor médio de 55%) e no Pará (Hematita, 9,1% e teor médio de 67%). A Figura 3.2 mostra a
localização dos depósitos minerais no Brasil.
Minas Gerais se destaca por abrigar uma grande variedade de depósitos minerais,
sendo que o principal depósito de minério de ferro encontra-se no quadrilátero ferrífero.
De acordo com Mining (2015), o Brasil é um dos maiores exportadores globais de
minério de ferro. A expectativa para os próximos anos é que as exportações no mundo
continuem crescendo, impulsionadas pela atividade no Brasil e na Austrália, como mostra o
gráfico (Fig. 3.3).
6
Fonte: Adaptado de IBRAM, 2012
Figura 3.3: Fontes da exportação de minério de ferro no mundo
Fonte: Adaptado de MINING.COM, 2015
A exportação de minério de ferro no país superou a exportação de todos os demais
minerais extraídos até 2012, como mostra a Tabela III.1.
Tabela III.1: Principais minerais exportados (US$1.000.000)
De acordo com o IBRAM (2014), Minas Gerais extrai mais de 160 milhões de
toneladas/ano de minério de ferro e que o Estado é responsável por aproximadamente 53% da
produção brasileira de minerais metálicos e 29% de minérios em geral.
7
Figura 3.4: Distribuição dos depósitos minerais em Minas Gerais
Fonte: IBRAM, 2014
Figura 3.6: Principais países compradores do
Minério de Ferro brasileiro (2012)
Fonte: IBRAM, 2012
Figura 3.5: Principais minerais exportados em 2014
Fonte: IBRAM, 2015
É possível observar na Figura 3.4 a enorme variedade de bens minerais que são
produzidos numa única região, ao sudeste do estado, conhecida como quadrilátero ferrífero.
Esta é uma região estratégica de estudo devido à forte indústria extrativa de minérios e gemas.
Jesus (2012) mostra que, dentre os países que compram minério de ferro do Brasil em
destaca-se a China, superpotência econômica, que em 2010 comprou quase metade de toda
produção brasileira, o equivalente a 153 milhões de toneladas. As Figuras 3.5 e 3.6 mostram o
panorama de exportação de minerais pelo Brasil e os principais compradores.
8
Fonte: IBRAM, 2012
A Tabela III.2 mostra uma estimativa feita pelo IBRAM em 2012 para a produção de
minério de ferro no Brasil pelas principais empresas do setor até 2016 (valores em mil
toneladas).
Tabela III.2: Estimativa da produção de minério de ferro até 2016
Apesar da previsão otimista, o setor vem enfrentando um momento de crise devido à
desvalorização da tonelada de minério no mercado internacional. Segundo o site Estado de
Minas (2015), as exportações brasileiras de minério de ferro aumentaram 6,13% em volume,
no período de janeiro a setembro, após um recuo de quase 50% na cotação. As grandes empresas
exportadoras, a Vale e a Samarco Mineração, brigam com concorrentes mundiais para
aumentar a oferta de minérios com mais alto teor de ferro, que são vendidos a preços maiores,
e reduzir o custo do processamento. A Figura 3.7 ilustra a situação atual do mercado.
9
Figura 3.7: Comparação entre as exportações brasileiras de minério de ferro em 2014 e 2015
Fonte: ESTADO DE MINAS, 2015
Devido às leis econômicas, a oferta excessiva pressiona as cotações, o que exige maior
esforço das mineradoras e ajustes que implicam em cortes na produção da Vale em Minas
Gerais, ao mesmo tempo em que começa a crescer o processamento para elevar os teores de
ferro em algumas jazidas na porção central de Minas. As mineradoras com melhor
custo/benefício têm conseguido se manter em alta, inclusive com elevação da produção, como
é o caso da Vale e da Samarco. Em outros países, menos tradicionais no setor, o que se observa
é a paralisação na produção, é o caso da Glencore, quarta maior mineradora do mundo, que
paralisou as atividades em minas importantes na Austrália e no Peru.
10
O minério de ferro brasileiro é exportado principalmente sob a forma de granulados,
sínter ou pelotas, porém nem toda a produção do país é vendida ao exterior. No mercado
doméstico, o material ferrífero para siderurgia de grande porte tem sido utilizado sob a forma
de pelotas ou de sínter, ou combinação de pelotas e sínter. Já no caso de usinas metalúrgicas de
pequeno porte, comumente dedicas à produção do gusa, a carga ferrífera dos altos-fornos é de
material granulado.
3.2 Óxidos de ferro
O minério de ferro é composto por diversos óxidos que são a principal forma de
ocorrência de ferro na natureza. A estrutura básica de um óxido de ferro é de um octaedro, no
qual cada átomo de ferro (2+ ou 3+) é rodeado por seis O2- ou por seis OH-. O Quadro 3.1 lista
a ocorrência dos principais óxidos de ferro na natureza.
Quadro 3.1: Óxidos de Ferro e sua ocorrência
ÓXIDOS OCORRÊNCIA NATURAL EM SOLOS
Hematita (α- Fe2O3) SIM
Magnetita (Fe3O4) SIM
Maghemita (γ-Fe2O3) SIM
β-Fe2O3
ε-Fe2O3
Wüstita (FeO)
HIDRÓXIDOS E OXIDRÓXIDOS OCORRÊNCIA NATURAL EM SOLOS
Goethita (α-FeOOH) SIM
Lepidocrocita (γ-FeOOH) SIM
Akaganeita (β-FeOOH)
Schwertmannita [Fe16O16(OH)y(SO4)2.nH2O] SIM
Feroxita (δ’-FeOOH)
Ferrihidrita (Fe5HO8.4H2O) SIM
Bernalita [Fe(OH)3]
Fe(OH)2
“Green Rusts” – (Fe2+, Mg)6Fe3+ 2(OH)18.4H2O SIM
Fonte: PEREIRA, 2010
11
Figura 3.8: O mineral Hematita
Fonte: MINERALES Y FOSSILES, 2013
Segundo Wolff (2009), a designação óxidos de ferro engloba, na verdade hidróxidos e
óxidos de ferro. Genericamente são referidos apenas como óxidos de ferro. Os óxidos de ferro
de maior ocorrência na mineração são a hematita, a magnetita e a goethita, e por serem de maior
importância nesse trabalho, somente estes serão abordados.
3.3 Hematita (α- Fe2O3)
A hematita (Fig 3.8) é o principal mineral de ferro das jazidas de minério de ferro do
Brasil e seu nome é derivado do grego: haima (sangue), devido a coloração avermelhada do seu
pó. A hematita é utilizada para produzir ferro-gusa, matéria prima para a fabricação do ferro
fundido. Segundo Roncador (2013), sua ocorrência se dá de duas formas distintas: quando não
sofre nenhuma alteração é chamado de mineral primário e aparece principalmente em rochas
ígneas e veios hidrotermais, e rochas sedimentares. Ocorre também como mineral secundário,
quando há precipitação de água que contém ferro, neste caso a hematita substitui o mineral mais
antigo.
Associa-se a pirita e a magnetita. Os locais de maior ocorrência no mundo são Canadá,
Estados Unidos, Venezuela, Alemanha, Suíça, Itália e ilhas Britânicas. No Brasil, a maior
ocorrência de hematita é no estado de Minas Gerais.
De acordo com Minerales y Fossiles (2013), o mineral de hematita tem dureza 6,5 mohs.
A densidade relativa é de 5,3g/cm³, brilho fosco metálico e tenacidade frágil. A sua morfologia
é constituída por cristais bipiramidais que lembram o octaedro. Pode se tornar magnético
quando aquecido. Possui 70% de Fe em sua composição.
3.4 Magnetita (Fe3O4)
A magnetita (Fig 3.9) é uma importante fonte de ferro. De acordo com UNESP (2013),
é um mineral magnético formado por dois óxidos de ferro: FeO (31%) e Fe3O4 (69,0%). Possui
72,4% de Fe em sua composição, dureza entre 5,5mohs e 6mohs e densidade relativa de
12
Figura 3.9: O mineral Magnetita
Fonte: MINERALES Y FOSSILES, 2013
5,1g/cm³, brilho lustroso, metálico a submetálico. Tem coloração preto-metálica e propriedades
ferromagnéticas. É comumente formada pela alteração de minerais que contém óxidos de ferro.
Sobre sua ocorrência, é constituinte comum de rochas magmáticas, podendo formar camadas
devido a processos de diferenciação magmática. Pode estar presente em rochas metamórficas,
de contato ou regional. Também ocorre em meteoritos e areias de praia, chamadas
popularmente de areia preta, ou areia ferrosa. A magnetita é o mineral mais magnético de todos
os minerais da natureza e essa propriedade é responsável pelo emprego do mineral na fabricação
de bússolas e imãs comerciais.
Segundo Wolff (2009), sua célula unitária é cúbica com parâmetro a=0,839nm, tendo
oito fórmulas mínimas por célula unitária. Sua estrutura é de espinélio invertido.
3.5 Goethita (α-FeOOH)
A goethita (Fig 3.10) é um hidróxido de ferro de coloração que varia entre vermelha,
preta, amarela e marrom. De acordo com UNESP (2013), o mineral de goethita é
essencialmente composto por Fe2O3 (90,0%) e H2O (10,0%). Possui 62,9% de Fe em sua
composição, dureza entre 5 mohs e 5,5mohs e densidade relativa entre 3,3g/cm³ e 4,3g/cm³. O
brilho é adamantino a submetálico. É utilizada como fonte de ferro e pigmentos e ocorre
associada ao quartzo, por alteração de sulfetos como pirita, inclusões em hematita, limonita e
micas.
Wolff (2009) ressalta que a célula unitária da goethita é ortorrômbica, com parâmetros
a=0,4608nm, b=0,9956nm e c=0,3021nm, com quatro fórmulas mínimas por célula unitária.
De acordo com Minerales y Fossiles (2013), sua morfologia é constituída por cristais aciculares
a prismáticos, agregados botrioidais, geralmente com uma estrutura radial, revestimentos e
filmes de estalactites, massas granulares e massas compactas. Sua tenacidade é frágil. A origem
é secundária, como um dos minerais mais comuns na zona de oxidação de depósitos metálicos.
13
Figura 3.10: O mineral Goethita
Fonte: MINERALES Y FOSSILES, 2013
As principais minas se localizam nos Estados Unidos, na Alemanha, na França e no Reino
Unido.
3.6. Formações ferríferas bandadas
No aspecto petrográfico, o minério de ferro é originado de uma rocha pertencente ao
grupo de classificação “formação ferrífera bandada”. Esta rocha, também conhecida como
“BIF”, do inglês “banded iron formations” recebeu outras denominações tais como “Ironstone”
na África do Sul, “jaspilito” na Austrália e “taconito” nos Estados Unidos. No Brasil, o termo
“itabirito” é usado para denominar as formações ferríferas do Quadrilátero Ferrífero de Minas
Gerais.
A formação ferrífera bandada (Fig. 3.12) é uma rocha metamorfizada a partir de um
protólito sedimentar formado pela precipitação de compostos químicos em plataformas
continentais. Segundo ROSIÈRE (2000), Itabiritos, dolomitos ferruginosos e filitos hematíticos
compõem um conjunto de formações ferríferas metamórficas do Grupo Itabira na região do
Quadrilátero Ferrífero. Metamorfismo e deformação modificaram diversas características
primárias dos sedimentos originais e deram a esse conjunto de rochas um aspecto único quando
comparados com outras regiões ferríferas.
O itabirito é composto quimicamente por sílica e ferro, com bandamento típico (Fig.
3.11) caracterizado pela repetição de bandas de cor acinzentada a preta compostas por óxido de
ferro (hematita), e bandas de cor avermelhada, ricas em sílica, cada uma delas com espessuras
que variam de poucos milímetros até alguns metros. De acordo com VIDATERRA(2011), as
formações ferríferas bandadas são rochas muito antigas, grande parte teve sua origem ainda no
período Pré-Cambriano. O Quadro 3.2 mostra a mineralogia de diferentes tipos de formação
ferrífera bandada e o Quadro 3.3 as principais características do itabirito.
14
Figura 3.11: Itabirito - dobramento
Fonte: VIDATERRA, 2011 Figura 3.12: Formação ferrífera bandada
Fonte: NOTÍCIAS DE PARAUAPEBAS, 2015
Quadro 3.2: Mineralogia dos diferentes tipos composicionais de formações
ferríferas ferríferas
Fonte: ROSIÈRE; JR, 2000.
Fonte: adaptado de MUSEU "HEINZ EBERT", 2016
Quadro 3.3: Características do Itabirito
Principais Características
Mineralogia principal quartzo, óxidos de ferro (hematita, magnetita)
Composição química Sílico-ferrífera e ferrífera
Estrutura Foliada a maciça
Texturas Granoblástica e lepidoblástica
Tipo de metamorfismo Metamorfismo regional
Principais rochas pré-metamórficas Depósitos marinhos (chert ferrífero)
15
3.6. Processos de beneficiamento de minério de ferro
PORMIN (2013) cita que para efeito das Normas Reguladoras de Mineração (NRM) o
beneficiamento ou tratamento de minérios visa preparar granulometricamente, concentrar ou
purificar minérios por métodos físicos ou químicos sem alteração da constituição química dos
minerais.
Um projeto de beneficiamento de minérios deve visar a otimização do processo para o
aproveitamento máximo do minério e outros agregados. Porém essa otimização possui ligação
direta com o custo do processo, que deve ser reduzido ao máximo para sua viabilização. Além
disso, o projeto de beneficiamento mineral deve observar condições de segurança, para que não
afete a saúde dos profissionais envolvidos no processo, e para minimizar eventuais impactos no
ambiente local.
O beneficiamento torna-se fundamental durante o processamento de alguns minerais,
pois estes não se encontram na natureza na forma exata como são consumidos pela indústria.
Muitas vezes estão agregados a outros minerais indesejáveis, outras vezes não se apresentam
na granulometria desejada para a aplicação de destino. O beneficiamento do minério implica
em uma preparação do material por diversos processos, objetivando a separação das impurezas,
para ser posteriormente utilizado nas indústrias metalúrgica, química, dentre outras. A
caracterização do material e a mineralogia de processo proporcionam sua análise mineralógica
e o estudo da liberação de partículas. Alguns processos consistem na fragmentação do material
através da britagem e a moagem, para possibilitar a liberação, ou seja, a separação física entre
os minerais de interesse e contaminantes. Outros consistem na sua separação por tamanho,
espécie ou separação sólido-líquido com o objetivo de elevar o porcentual do teor do minério
concentrado.
GEO902FERRO (2013) esclarece que todo projeto de beneficiamento deve fazer parte
do Plano de Aproveitamento Econômico, devendo constar de pelo menos a caracterização do
minério, o fluxograma de processos de equipamentos, o balanço de massa e metalúrgico, a
caracterização dos produtos, subprodutos e rejeitos, a planta de situação e arranjo geral da usina
em escala adequada, entre outros.
Alguns dos principais produtos dos processos de beneficiamento e concentração são os
granulados (de 6,3mm) e os finos (sinter-feed – entre 0,15 e 6,3mm e pellet-feed – abaixo de
0,15mm. Os granulados são utilizados diretamente nos altos fornos. Os finos passam por
processos de aglomeração (sinterização e pelotização), para posteriormente serem adicionados
nos fornos de redução. O beneficiamento gera ainda o resíduo que tem como característica
16
Figura 3.13: Fluxograma de processamento e beneficiamento do minério de ferro
Fonte: MHAG MINERAÇÃO,2010
fundamental a baixa granulometria e o teor de ferro na faixa de 40% em média, que é depositado
em barragens de rejeito.
O beneficiamento é constituído de alguns processos fundamentais como a fragmentação,
a classificação, a concentração, o desaguamento, o manuseio dos materiais, a amostragem, e
por fim a disposição dos rejeitos.
A seguir (Fig 3.13), o fluxograma do processo de beneficiamento do minério de ferro
em uma mina convencional, desde a operação de lavra:
Segundo VALE (2009), na fragmentação, ou cominuição, de um modo geral, quebra-se
o minério para obter o grau de liberação necessário nas próximas etapas do processo. Esta parte
do processo é dividida em duas etapas: a britagem e a moagem. A britagem é a primeira etapa
que consiste na quebra do material mais grosso, dimensões de metro até alguns centímetros.
São utilizados o britador de mandíbulas (Fig 3.14) e o britador giratório que promovem a
fragmentação mecânica do material.
17
Figura 3.15: Moinho de Bolas
Fonte: METSO, 2013
Na etapa seguinte, de moagem, são utilizados quatro moinhos, autógeno, semi-
autógeno, de bolas (Fig. 3.15) e de barras, que são responsáveis pela redução do tamanho dos
grãos até a ordem de milímetros, ou até micrômetros.
Após a fragmentação, segue o processo de separação, que pode ocorrer por tamanho,
espécie ou pela separação do material sólido da água (quando o material se apresenta em forma
de polpa). Na separação por tamanho, o minério passa por operação de peneiramento com
diversas peneiras, nas quais as partículas maiores que a abertura da tela da ficam retidas,
enquanto que as menores passam por ela. O material passante é submetido à classificação, que
separa as partículas por tamanho de acordo com seu comportamento na água. Os principais
equipamentos utilizados são o ciclone (Fig. 3.16) e o classificador espiral (Fig 3.17).
Figura 3.14: Britador de Mandíbulas
Fonte: PORMIN, 2013
18
Figura 3.18: Colunas de Flotação
Fonte: METSO, 2013
Figura 3.17: Classificador espiral
Fonte: VLC, 2013
Figura 3.16: Conjunto de Hidrociclones
Fonte: MS SOLDAS E EQUIPAMENTOS S/A, 2013
A separação por espécie, ou concentração, possibilita o aproveitamento do minério de
baixo teor. O principal objetivo é separar o minério em duas frações: a concentrada e a
descartável (rejeito ou ganga). Os diferentes processos removem a maior parte dos elementos
não-valiosos, aumentando assim o teor do minério que é enviado às indústrias. Algumas etapas
principais da concentração são a catação manual, o método gravítico, a separação magnética e
a flotação (Fig. 3.18). A separação sólido-líquido é constituída pelas etapas de espessamento e
filtragem.
3.6.1. Separação Magnética
Este é um método de concentração e purificação de minério baseado nas propriedades
magnéticas das espécies mineralógicas que o compõe. Ao ser submetida à ação de campo
19
magnético, cada espécie responde de maneira distinta de acordo com a sua susceptibilidade
magnética, possibilitando a classificação do minério e separação do rejeito.
De acordo com Silva (2012), os materiais podem apresentar três comportamentos
distintos. Os ferromagnéticos são fortemente atraídos pelo campo, os paramagnéticos são
fracamente atraídos e os diamagnéticos sofrem repulsão na presença do campo magnético.
A separação pode ser feita por via seca ou via úmida. A via seca é mais indicada para
separação de partículas com granulometria grossa e é feita com o auxílio de um ímã ou
eletroímã. Na via úmida é feita uma lavagem do minério e é mais indicada na separação de
partículas mais finas. Os equipamentos mais utilizados são os tambores, correias, rolos,
carrosséis e filtros.
3.6.2. Flotação
A flotação pode ser usada como única etapa do processo de concentração de minério de
ferro ou como estágio final do beneficiamento e consiste em uma técnica de separação de
misturas. De acordo com Lopes (2009), no processo de flotação, o ar é borbulhado através de
uma polpa de minério de ferro em granulometria adequada, as partículas aderem às bolhas
formando uma espuma e são levadas à superfície onde serão removidas. Uma pequena
quantidade de reagentes denominados coletores, reguladores e espumantes é previamente
adicionada para tornar as partículas hidrofóbicas, controlar a dispersão das partículas e deixar
a espuma consistente e estável.
Técnico em Mineração (2016) explica que nesse processo são exploradas as diferenças
entre as características das superfícies de partículas sólidas, mediante a ação dos reagentes
aplicados sobre as mesmas em suspensão na polpa. A técnica de separação é feita
independentemente de outras características físicas da partícula, como a densidade, e é aplicada
principalmente para minerais de granulometria fina.
3.6.3. Espessamento de lama
Segundo Oliveira et al (2004), o espessamento é a operação de separação entre sólido e
líquido que se baseia na velocidade de sedimentação. É um processo adotado para a recuperação
de água de polpas de rejeitos ou concentrados, aumento da concentração de sólidos nas polpas
de rejeito além do aumento de densidade de polpas visando a melhor eficiência nos processos
subsequentes (filtragem, moagem, flotação...) e separação dos constituintes dissolvidos de
resíduos lixiviados em instalações hidrometalúrgicas.
20
Tabela III.3: Projeção da contribuição anual de algumas substâncias, para a geração de rejeitos da
mineração (2010-2030) (Em %)
Fonte: IPEA, 2012
O espessamento promove a separação de uma suspensão sólida em uma fase mais densa
e uma fase líquida e clarificada. De acordo com Sousa (2012), a função desempenhada pelos
espessadores é a de receber uma polpa diluída e gerar um produto (underflow) que exibe maior
concentração de sólidos que a alimentação. Um segundo produto denominado overflow, por sua
vez, possui concentração de sólidos bem menor que a apresentada na alimentação.
3.7. Rejeitos e sua disposição em barragens
Rejeitos são materiais produzidos durante o processo de concentração e beneficiamento.
Neles estão presentes impurezas, outros minerais indesejáveis, além do minério de interesse
com baixa granulometria, ou baixa concentração. Em outras palavras, o rejeito pode ser
considerado como a fração do minério “destituída” do mineral útil para o destinado fim. Os
rejeitos podem ser classificados como ativos, ou inertes, de acordo com o processo utilizado.
Em geral, no processo de beneficiamento da maioria dos minerais, a quantidade de rejeito
gerado é muito grande. Os dados abaixo mostram uma projeção da contribuição anual (Tab.
III.3) e média (Fig. 3.19) de algumas substâncias para a geração de rejeitos da mineração no
período de 2010 a 2030.
21
Por não haver ainda hoje, proveito econômico do rejeito pelas mineradoras, estes são
descartados em depósitos dentro das próprias empresas. Mendes (2007) cita que a disposição
de rejeitos está ligada ao tipo de rejeito e a geohidrografia do local. A disposição pode ser feita
principalmente em barragens por via úmida ou seca (Fig. 3.20), em baias de contenção, em
pilhas na sua forma seca, em escavações a céu aberto, através da disposição subaquática em
lagos ou simplesmente depositado na própria mina, depois de cessado o uso. O método
apropriado de deposição está ligado ao tipo de material a ser armazenado.
As barragens de contenção oferecem um grande risco ao ecossistema local, pois o
material nela depositado pode contaminar o solo, e até mesmo os mananciais próximos.
Acidentes ocorridos nos últimos anos, como o rompimento de barragens em Nova Lima (2001),
Figura 3.20: Principais destinos de rejeito dentro da mineração
Fonte: FEAM, 2012
Figura 3.19: Contribuição média de cada substância para a geração de rejeitos da mineração (2010-2030)
Fonte: IPEA, 2012
22
Figura 3.21: Imagens de satélite da barragem de Fundão antes e depois do rompimento
Fonte: G1, 2015
Figura 3.22: Imagem de satélite de uma barragem de rejeito de minério de ferro da Mina
de Timbopeba, em um distrito de Ouro Preto/ MG
Fonte: Modificado de GOOGLE MAPS, 2013
Praia de rejeitos
eixo
Lagoa de decantação
Miraí (2007), Itabirito (2014) e Mariana (2015) (Fig.3.21), evidenciam a necessidade de
formulação de modelos de gestão de segurança envolvendo as entidades reguladoras,
licenciadoras, fiscalizadoras, empresas mineradoras e comunidades potencialmente afetadas.
3.7. Métodos de Alteamento de Barragens
Três são os métodos básicos para o alteamento de uma barragem de contenção de
rejeitos (Fig 3.23). Segundo D’Agostino (2008), a diferença básica entre eles está no
deslocamento que o eixo da barragem apresenta durante seus alteamentos sucessivos em relação
aos diques de partida. O método de montante (Fig. 3.22) é o mais econômico e mais facilmente
executado, pois tem maior velocidade de alteamento e pouco uso de equipamentos de
terraplanagem. Porém é o método mais crítico sob o ponto de vista de segurança e por isso não
é recomendado.
23
Ainda segundo D’Agostino, o material utilizado nas diferentes fases de construção de
barragens é o próprio rejeito, sendo que o processo de ciclonagem determinado underflow é
utilizado na separação entre sólidos grossos para o alteamento, e o overflow é utilizado para
separar sólidos finos que são lançados nas praias ou bacias de decantação. Lozano (2006)
explica como é feito o alteamento pelos três métodos:
a) Método de Montante
A polpa é descarregada ao longo do perímetro da crista do dique, formando uma praia. A
descarga é feita por ciclones ou uma sequência de tubulações menores perpendiculares à
tubulação principal, que permitem uma uniformidade maior na formação da praia. Devido à
ampla distribuição granulométrica do rejeito, as partículas mais grossas e pesadas tendem a
sedimentar mais rapidamente, depositando-se nas zonas próximas ao dique, enquanto as
partículas menores e de menor densidade tendem a ficar suspensas e são transportadas para as
zonas internas da bacia de sedimentação. Nas etapas seguintes são construídos diques em todo
perímetro da bacia.
b) Método de Jusante
Neste método o rejeito é ciclonado e o “underflow” é lançado no talude da jusante. Somente o
rejeito de maior granulometria é utilizado no alteamento, o qual é compactado caso as
características de umidade da zona permitam. Uma variante do método consiste na construção
de um dique inicial e um dique de enrocamento; os rejeitos ciclonados são depositados entre
essas duas estruturas para formar os alteamentos.
c) Método da Linha de Centro
Inicialmente é construído um dique de partida e o rejeito é lançado perifericamente da crista do
dique até formar uma praia. Posteriormente lançam-se materiais de empréstimo, estéril da mina
ou “underflow” de ciclones sobre o limite da praia anterior e no talude de jusante do maciço de
partida, mantendo o eixo coincidente com o eixo de partida, para o alteamento subsequente. A
denominação do método se deve ao fato de que o eixo da barragem é mantido na mesma posição
enquanto ela é elevada. É uma solução intermediária entre o método de montante e de jusante
(inclusive em termos de custo), embora seu comportamento estrutural
esteja mais próximo do método de jusante.
24
O método de alteamento à montante, adotado pela imensa maioria das empresas
mineradoras no Brasil devido principalmente ao custo operacional, pode ser proibido no estado
de Minas Gerais. O método deverá ser substituído pelo alteamento à jusante, a exemplo de
países como o Chile e Peru, por se tratar de uma técnica com menor risco de acidentes.
Lozano (2006) e D’Agostino (2008) citam uma série de vantagens e desvantagens de
cada um dos métodos de alteamento de barragens. As informações foram organizadas no
Quadro 3.4.
Figura 3.23: Métodos construtivos de barragens de rejeito
Fonte: ARAÚJO, 2006
Alteamento a linha de centro
25
Quadro 3.4: Métodos de construção de barragens rejeitos
MÉTODO VANTAGENS DESVANTAGENS
Montante
O volume de material dos
alteamentos é menor.
Menor custo de construção.
Maior facilidade de
alteamento.
Facilidade de operação.
Pode ser construída em
topografias muito íngremes.
Baixa segurança.
Susceptibilidade à liquefação
por sismos naturais ou por
vibrações decorrentes do
movimento de equipamentos.
Quando os rejeitos não são
compactados, a superfície crítica
de deslizamento passa pelos
rejeitos sedimentados.
Jusante
Construção de dique inicial
impermeável e barragem de pé.
Pode ser usado em lugares com
vibração ou sismicidade,
liquefação menor.
Possibilita a compactação de
todo o corpo da barragem.
Maior segurança devido aos
alteamentos controlados.
Estéril proveniente da lavra
pode ser utilizado ou misturado
nos alteamentos.
Necessidade de grandes
quantidades de rejeitos nas
primeiras etapas de construção.
Deslocamento do talude de
jusante (proteção superficial só
no final da construção).
Necessidade de sistemas de
drenagens eficientes.
Linha de
Centro
Variação do volume de
“underflow” em relação ao
método de jusante
Facilidade na construção.
Eixo de alteamento constante.
Necessidade de sistema de
drenagem eficiente e sistema de
contenção a jusante.
Operação complexa; é
necessário equipamento para
deposição mecânica a jusante.
Pela complexidade da operação,
investimentos globais podem ser
altos.
Fonte: adaptado de Lozano (2006) e D’Agostino (2008)
Sobre a estabilidade de barragens “Uma barragem é considerada segura caso seu
desempenho satisfaça as exigências de comportamento necessárias para evitar acidentes
estruturais, econômicos, ambientais e sociais” (PASSOS, 2009).
3.8. Reaproveitamento do rejeito de minério de ferro
O acidente ocorrido em Mariana em 2015 despertou uma grande preocupação com os
impactos ambientais gerados pela indústria mineral no Brasil e no mundo, o que impulsionou
o crescimento de pesquisas focadas na redução e reaproveitamento de resíduos de minério de
ferro. Grupos de pesquisas, como o Reciclos - CNPq (UFOP), foram criados com o intuito de
26
propor soluções para o desenvolvimento de novos produtos que incorporem o rejeito em sua
produção. As principais soluções propostas por artigos e trabalhos acadêmicos interligam as
áreas da construção civil, arquitetura, engenharia estrutural, ciência e engenharia de materiais.
Dentre as propostas, ressalta-se a produção de argamassas, cimentos, pavers, areia,
tintas e corantes, além da incorporação em fibras sintéticas, madeira plástica, cerâmicas
vermelhas e pavimentação.
27
4. MATERIAIS E MÉTODOS
A caracterização de materiais é uma área da ciência responsável por estudar e prever o
comportamento característico de um material, além de reações físicas, químicas ou biológicas
a que este pode estar sujeito. De acordo com Mora (2010), a caracterização microestrutural de
um material está intimamente relacionada com as suas propriedades.
Uma caracterização tecnológica de minérios e rejeitos, como é o caso deste trabalho,
usualmente, envolve a determinação mineralógica, a composição química do material, por faixa
granulométrica, e o grau de liberação entre as partículas, que têm estreita relação com o seu
comportamento, durante a interação com agentes externos. Há várias técnicas disponíveis para
a realização da caracterização microestrutural e cada qual é utilizada, de acordo com a
informação desejada sobre o material.
A metodologia deste trabalho consistiu na determinação das características
mineralógicas, químicas, granulométricas e macroestruturais de rejeitos do beneficiamento de
minério de ferro, para subsidiar métodos de sua redução e/ou aproveitamento. Para tanto, foram
utilizadas as técnicas de classificação granulométrica por peneiramento a úmido e cyclosizer,
análise química por titulação e Fluorescência de Raios X (FRX), análise estrutural por
Difratometria de Raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura com análise
mineralógica integrada (MEV-AMI) e análise mineralógica por microscopia óptica (MO).
4.1 Materiais
Os materiais caracterizados consistiram de rejeitos sólidos originados em processos de
beneficiamento de minérios de ferro do quadrilátero ferrífero, em Minas Gerais. Foram
utilizadas amostras de rejeito produzidas em mineradoras localizadas nas regiões de
Congonhas, nas etapas da flotação e separação magnética e de Ouro Perto, na etapa do
espessamento de lama (underflow).
4.2 Métodos
O fluxograma da Figura 4.1 mostra a sequência adotada para a preparação e a análise
das três amostras.
28
4.2.1 Peneiramento a úmido
Inicialmente o material foi submetido a uma separação por faixa granulométrica, pelo
peneiramento a úmido, com uma série de peneiras nas aberturas de 0,150, 0,106, 0,075, 0,053
e 0,044mm. As faixas granulométricas abaixo de 44µm foram separadas por hidrociclones.
Antes, porém, as amostras passaram por secagem, pulverização, homogeneização e
quarteamento.
4.2.2 Classificação granulométrica via Cyclosizer
Os materiais abaixo de 44m foram submetidos à classificação por cyclosizer. O
equipamento consiste de um conjunto de hidrociclones ligados em série, ajustados para faixas
de granulometrias consecutivamente menores. Segundo Braga e Couto (2009), este conjunto é
utilizado na determinação da distribuição granulométrica de amostras de minérios, na faixa de
aproximadamente 10 a 50µm, para materiais com densidade similar à do quartzo (2,7g/cm³).
Fluxograma de preparação e análise das amostras
Amostra em polpa
Análise Granulométrica
Peneiramento a ùmido
Secagem, homogeinização e quarteamento
Cyclosizer
Análise Química
Titulação FRX
Análise Mineralógica
DRX Microscopia ótica MEV-AMI
Figura 4.1: Fluxograma de preparação e análise das amostras
29
A Figura 4.2 mostra o equipamento utilizado, cuja geometria de cada um de seus
hidrociclones, devido aos diâmetros decrescentes dos orifícios de entrada (alimentação) e de
saída (vortex), favorece a classificação do material que flui pela aparelhagem na direção do
fluxo de circulação da água. Segundo Wills, citado por Braga (2009), essa redução nos
diâmetros favorece o aumento das velocidades de suspensão e forças centrífugas, com
intensidades elevadas no interior dos hidrociclones, promovendo um decréscimo na dimensão
limite de separação das partículas.
O circuito completo do cyclosizer está ilustrado no desenho esquemático da Figura 4.3.
Segundo Braga e Couto (2009), o circuito consiste basicamente em cinco hidrociclones
instalados em série em posições invertidas. Além disso, outros componentes completam o
circuito: um rotâmetro com escala em l/h, uma bomba d’água monobloco, reservatório de água
para alimentação do sistema, manômetro montado na tubulação de descarga da bomba,
temporizador com alarme, termômetro para determinação da temperatura da água do
reservatório e um dispositivo de controle do tempo.
Neste equipamento, a amostra sólida suspensa em água foi inserida em um recipiente, e
posteriormente introduzida no primeiro ciclone, através da abertura de alimentação. A fração
grossa resultante em cada ciclone foi armazenada em pequenos recipientes localizados acima
de cada hidrociclone. A fração fina foi descarregada pela saída (vórtice) do ciclone, que
alimentou o seguinte, e assim por diante, até o quinto e último ciclone.
Figura 4.2: Cyclosiser composto por hidrociclones em série, Fundação Gorceix
30
Figura 4.3: Esquema ilustrativo do cicloclassificador, CIMAQ, modelo CL-501
Fonte: BRAGA, 2009
Neste processo, foram geradas as frações de amostras da Tabela IV.1.
Tabela IV.1: Nomes das amostras em cada fração gerada, por peneira e por cyclosizer.
Faixa e Amostra Rejeito de Flotação
(F)
Rejeito da Separação
Magnética (M)
Rejeito do Underflow do
espessador de lama (U)
Retida na Peneira FRP MRP URP
Ciclone 1 FC1 MC1 UC1
Ciclone 2 FC2 MC2 UC2
Ciclone 3 FC3 MC3 UC3
Ciclone 4 FC4 MC4 UC4
Ciclone 5 FC5 MC5 UC5
Passante FPC MPC UPC
4.2.3 Difratometria de Raios X
A técnica de DRX é utilizada na caracterização estrutural de materiais cristalinos. Por
meio da determinação da estrutura cristalina do material é possível identificar os minerais e
fases presentes. Outras características podem ser reveladas pela análise de DRX, como o
tamanho e a geometria da célula unitária, pela análise das posições angulares dos picos de
difração e das intensidades relativas destes picos.
31
4.2.3.1 A técnica do pó de Difratometria de raios X
A técnica de caracterização por DRX é muito útil quando a amostra a ser analisada não
pode ser aniquilada, pois o processo não é destrutivo. A amostra deve se apresentar em formato
de pó, caso contrário deve ser pulverizada previamente.
O difratômetro é um aparelho usado na determinação do ângulo de difração presente
nas amostras. Cada partícula pulverizada é nada mais do que um cristal, e no pó se encontram
de forma aleatória durante a análise. A Figura 4.4 representa o princípio de funcionamento de
um difratômetro de raios X:
De acordo com Callister (2008), a amostra em formato de chapa plana é posicionada em
S, no centro do aparato, de forma que sejam possíveis rotações em torno do eixo O. O feixe de
raios X monocromático é gerado no ponto T e atinge a amostra com um ângulo oblíquo θ. Ao
atingir a amostra, o feixe é difratado e detectado no ponto C, que está instalado sobre uma
plataforma móvel que também pode ser girada em torno do eixo O, sua posição em termos de
2θ é marcada sobre uma escala graduada. O aparato permite que, para cada rotação de θ da
amostra, o detector rotacione simultaneamente 2θ. Isso é importante para garantir que os
ângulos de incidência e reflexão sejam sempre iguais um ao outro. Mecanismos colimadores
também fazem parte do aparato, e são responsáveis por proporcionar um feixe praticamente
monocromático. O registro da intensidade do feixe difratado (monitorada pelo contador) é
plotado automaticamente por um registrador em função do valor de 2θ (ângulo de difração), a
medida que o contador rotaciona à uma velocidade angular constante. No entanto os picos de
alta intensidade só resultam quando a condição de Bragg é satisfeita por algum conjunto de
planos cristalográficos.
Figura 4.4: Diagrama esquemático de um difratômetro de raios X
Fonte: CALLISTER, 2008
32
4.2.4 Análise mineralógica
A análise mineralógica foi realizada a partir de observações feitas com o microscópio
óptico de luz refletida. As amostras foram observadas em um microscópio óptico, com lentes
objetivas de 10X. Seguindo, previamente, o método usual de montagem de amostras minerais
em grãos para a observação nesse tipo de equipamento, a superfície das amostras foram varridas
pela lente e posteriormente realizada a contagem dos minerais para determinação quantitativa
dos minerais presentes.
4.2.4.1 Microscopia óptica
O exame microscópico é uma técnica extremamente útil no estudo de caracterização de
diversos tipos de materiais. Para a observação de materiais que são opacos na presença de luz
visível, como os metais e alguns cerâmicos e polímeros, apenas a superfície do material é
observada e o aparelho deve ser usado no modo reflexão. Os contrastes observados na amostra
são referentes a diferentes refletividades relativas intrínsecas a cada elemento. É necessária uma
preparação cuidadosa da superfície a ser analisada. A superfície deve ser lixada e polida até
atingir um acabamento perfeitamente liso e especular. No caso das amostras em pó, estas devem
ser prensadas e embutidas em uma resina, usada como suporte, e depois devem ser submetidas
aos mesmos processos convencionais utilizados nas demais amostras. A superfície especular é
obtida por meio do uso de lixas muito finas e pós abrasivos. As Figuras 4.5 e 4.6 ilustram as
amostras e um estereomicroscópio (lupa).
Segundo Callister (2008), a microestrutura é revelada por um ataque químico na
superfície, feito com um reagente químico apropriado. A orientação cristalográfica de alguns
materiais monofásicos é responsável pela reatividade química de seus grãos. A consequência
disso é que em uma amostra policristalina, as características reveladas pelo ataque químico
variam de grão para grão. No caso da análise microestrutural de uma liga bifásica, em geral
seleciona-se certo reagente químico capaz de produzir diferentes texturas para as fases, e modo
a facilitar a distinção entre cada uma delas.
Figura 4.5: Amostras em forma de pastilhas, embutidas em resina
33
A caracterização por microscopia não se restringe apenas a microscopia óptica. O
microscópio eletrônico é de extrema importância quando há a necessidade de observar
partículas pequenas demais para ser vistas pelo microscópio óptico, pois sua capacidade de
ampliação pode chegar a apenas 1000X. Dentre as técnicas de microscopia eletrônica destacam-
se a microscopia eletrônica de transmissão, microscopia eletrônica de varredura, e microscopia
eletrônica de varredura por sonda.
4.2.4.2 O MEV (Microscópio Eletrônico de Varredura)
O microscópio eletrônico de varredura é um equipamento que produz imagens da
superfície de uma amostra com alta resolução e ampliação de até 300000x, sem que seja
necessário o polimento especular desta superfície. As imagens produzidas pelo MEV são na
verdade imagens virtuais produzidas pela transcodificação de sinais emitidos pela amostra e
possuem caráter tridimensional com uma profundidade de campo que outras técnicas não são
capazes de atingir.
Segundo DEGEO (2015), o princípio de funcionamento consiste na emissão de feixes
de elétrons por um filamento capilar de tungstênio (eletrodo negativo), devido à aplicação de
uma diferença de potencial de 0,5 a 30KV. O eletrodo positivo (parte positiva em relação ao
filamento) é responsável por atrair fortemente os elétrons gerados, resultando em uma
aceleração em sua direção. É necessária uma correção do percurso dos feixes, que é feita pelo
Figura 4.6: Estereomicroscópio óptico, CT³ - Fundação Gorceix
34
seu alinhamento em direção à abertura da objetiva através das lentes condensadoras. Já a lente
objetiva desempenha o papel de ajustar o foco dos feixes de elétrons antes de atingirem a
amostra a ser analisada.
4.2.4.3 Microscopia Eletrônica de Varredura com Análise Mineralógica Integrada (MEV-
AMI)
O MEV-AMI é um novo modelo de MEV automatizado que permite medidas de
qualificação e quantificação de minerais, a partir da associação das imagens de elétrons
secundários, com a imagem de elétrons retroespalhados e com a microanálise por EDS, descrita
abaixo. A Figura 4.7 mostra fotografias de equipamento como o instalado no NanoLab da
REDEMAT. Shimadzu (2015) exemplifica que o aparelho é útil na observação de características
como tamanho de grão e permite medidas em amostras múltiplas, seções espessas ou polidas.
As aplicações incluem caracterização de minério, otimização de processos e a identificação de
traços de metais preciosos e terras raras. O MEV-AMI permite uma análise quantitativa de
feições geométricas expostas em imagens associada à composição química, tais como
dimensões, formas, proporções volumétricas e associações entre fases, como por exemplo,
espectro de liberação do mineral (grau de associação do material com possíveis impurezas).
4.2.5.3. EDS (Espectrômetro de Energia Dispersiva de Raios X)
O Espectrômetro de Energia Dispersiva de Raios X é um acessório que, quando
acoplado ao MEV-AMI, permite uma identificação mineral pontual da amostra, bem como o
mapeamento da distribuição de elementos químicos por minerais presentes, possibilitando a
geração de mapas composicionais de elementos. De acordo com Shimadzu (2015), O uso do
EDS acoplado ao MEV-AMI auxilia na observação direta de bordas ou contornos de grãos,
sessões polidas, além de auxiliar na caracterização inter e intragranular para partículas
relativamente grandes, o que permite, por exemplo, prever o comportamento estrutural do
minério nas diversas etapas do seu beneficiamento e processamento industrial. É também, de
grande importância na caracterização petrográfica e estudos petrológicos nas geociências.
Figura 4.7: Câmara de amostras e detectores do MEV-AMI
Fonte: SHIMADZU, 2015
35
MICROLAB/DEGEO (2015) afirma que, na caracterização de minérios o EDS é de suma
importância e atua, por exemplo, na identificação de elementos contaminantes como Al, Pb,
Mn, entre outros que podem muitas vezes estar presentes em fases minerais e por possuírem
tamanho muito reduzido são praticamente impossíveis de serem identificados em microscopia
ótica ou por outros métodos de análise química.
O princípio de funcionamento do EDS consiste em analisar as emissões provenientes de
transições eletrônicas provocadas por feixes de elétrons incidentes na amostra. Ao incidir sobre
um material, o feixe de elétrons é capaz de excitar os elétrons mais internos dos átomos, que ao
retornarem à posição inicial, emitem a energia quantizada daquela transição e caraterística da
espécie atômica, com comprimento de onda dentro do espectro de raios X. Um detector
instalado na câmara de vácuo do MEV mede as energias associadas às transições e o espectro
gerado permite determinar quais elementos químicos estão presentes em cada região analisada
da amostra. O pequeno diâmetro do feixe (<100nm) permite a determinação da composição
mineral em amostras de tamanho bem reduzido, da ordem de um micrômetro, quando
considerada toda a região de interação, permitindo assim uma análise quase pontual.
4.2.6 Análise química
Análises químicas consistem em um conjunto de técnicas de laboratório, utilizadas na
identificação dos componentes presentes em uma amostra, além da quantidade em que se
apresentam. As análises podem ser feitas de três formas distintas segundo Souza (2013).
Quando a análise consiste apenas em isolar as espécies constituintes, podendo ser feito
de forma manual, denomina-se análise imediata. Um exemplo é quando queremos analisar uma
amostra sólida inserida em um meio aquoso e para este fim, o sólido deve ser separado do
líquido. Quando há necessidade de isolar e identificar os elementos, íons, funções orgânicas e
inorgânicas presentes na amostra, a análise denomina-se qualitativa. Quando a finalidade é
obter uma análise mais criteriosa da composição do material, identificando não só os elementos
presentes, mas também a proporção em que eles se encontram, a análise apropriada é a análise
química quantitativa. A análise quantitativa pode ser efetuada por via seca, quando não há
necessidade de diluir a amostra em meio aquoso, ou por via úmida, na qual a amostra é
dissolvida em meio aquoso e em seguida passa por uma identificação sistemática dos diferentes
ânions e cátions. O método da Fluorescência de Raios X, neste trabalho é empregado para uma
análise quatitativa de vários elementos das amostras, mas a realização de dois métodos em
conjunto foi necessária para a determinação de todos elementos presentes e seus respectivos
teores por faixas granulométricas.
36
4.2.6.1 Fluorescência de Raios X
Os raios X são ondas que compõe o espectro eletromagnético, possuem comprimento
de onda na faixa entre 10 e 0,10nm e podem ser gerados em dois processos distintos. Segundo
Parreira (2006), os raios X podem ser gerados pela desaceleração de um feixe de elétrons de
alta energia em tubos de raios catódicos, onde parte da energia cinética dos elétrons é convertida
em raios X, ou pela transição de elétrons entre as camadas mais internas dos átomos. A
diferença é que o os raios X gerados por desaceleração de um feixe de elétrons formam um
espectro contínuo de energia, ou seja, possuem toda a gama de comprimentos de onda de raios
X, já o espectro originado da transição de elétrons entre as camadas atômicas é discreto e está
diretamente relacionado ao número atômico de cada elemento, estes denominados raios X
característicos. Os raios X produzidos por transições eletrônicas, também conhecidos como
raios “fluorescentes”, são úteis na identificação de elementos químicos em uma amostra, uma
vez que cada elemento químico produz um espectro que é único e característico. Com isso, é
possível medir também a concentração do elemento presente. A técnica de caracterização por
fluorescência de raios X consiste na geração de um espectro característico por meio do
bombardeamento da amostra com feixes de radiação eletromagnética de alta energia, usualmente
provenientes de um tubo de raios X, com o propósito de provocar transições eletrônicas, que por
sua vez desencadearão na emissão dos raios X, como mostra a Figura a seguir. As Figuras 4.8 e 4.9
mostram o princípio da fluorescência de raios X e o equipamento de fluorescência do Nanolab, da
REDEMAT.
Figura 4.8: Princípio da fluorescência de raios X
Fonte: SHIMADZU, 2015
37
4.2.6.2 Titulação
A titulação é uma análise química quantitativa que permite determinar a concentração
de alguma substância por meio da sua reação com outra substância de concentração conhecida
denominada solução padrão. Segundo o procedimento de preparo de soluções e titulação de
DIQ/UFRJ (2016), as reações podem ser do tipo ácido-base, precipitação ou oxirredução. A
solução padrão é adicionada aos poucos à outra substância diluída. O ponto no qual as
quantidades estequiométricas se equivalem é conhecido como ponto de viragem ou
equivalência, que pode ser determinado com ajuda de um indicador químico que variará sua
cor quando este ponto for atingido.
Dois procedimentos foram adotados, um para a determinação do teor de ferro no minério
de ferro e outro para determinação do teor de sílica no minério de ferro, sendo que este último
se refere ao teor de sílica juntamente com outros resíduos insolúveis presentes. O conjunto de
normas técnicas que regulamentam as análises químicas para a determinação do teor de ferro e
sílica (e resíduos insolúveis) encontra-se no anexo deste trabalho.
Determinação do teor de ferro em minério de ferro
De acordo com as normas técnicas, para a determinação do teor de ferro, soluções
contendo a amostra umedecida em água destilada, ácido clorídrico concentrado e algumas gotas
de cloreto estanoso foram levadas à chapa aquecedora a uma temperatura entre 120ºC e 150°C
até o completo ataque da amostra (Fig 4.10).
Figura 4.9: Espectrômetro de fluorescência de raios X por energia dispersiva
38
Adicionou-se cloreto estanoso gota a gota, até que as soluções adquirissem a coloração
amarelo pálido fixa, sob aquecimento. Posteriormente as amostras foram retiradas da chapa e
adicionou-se água destilada aquecida e cerca de 15 gotas do indicador índigo carmim. Gotejou-
se 𝑇𝑖𝐶𝑙3 nas soluções, agitando-as até que se tornassem azuis e depois incolores (Fig 4.11).
Foram adicionadas quatro gotas de 𝑇𝑖𝐶𝑙3 em excesso e posteriormente uma solução de
dicromato diluído até que a solução adquirisse uma coloração azul persistente, mantendo sua
temperatura maior que 70°C (Fig. 4.12).
Figura 4.10: Amostras em solução sobre a chapa aquecedora
Figura 4.11: Adição de 𝑇𝑖𝐶𝑙3 e mudança de coloração
39
As soluções foram resfriadas até a temperatura ambiente e depois se adicionou cerca de
20ml de solução sulfo-fosfórica e cinco gotas de difenilanina-sulfonato de sódio. Finalmente as
amostras foram tituladas com solução de dicromato de potássio até viragem da coloração para
violeta (Fig 4.13). Os volumes utilizados para a titulação foram registrados para posteriores
cálculos do teor de ferro.
Figura 4.12: Soluções com coloração azul persistente
Figura 4.13: Titulação com solução de dicromato de potássio. Transição da
coloração da solução de azul persistente para verde e finalmente violeta
40
O cálculo da porcentagem de ferro na amostra foi feito segundo a fórmula:
%𝐹𝑒 =𝐹𝑥 𝑉
𝑃𝑎
onde:
𝐹 = Fator da solução de dicromato de potássio
𝑉 = Volume de dicromato de potássio
𝑃𝑎 = Peso da amostra
Determinação do teor de sílica (e resíduos insolúveis) em minério de ferro
Também seguindo a normatização estabelecida, levou-se à chapa de aquecimento a uma
temperatura branda, a solução contendo cerca de 0,5g de amostra e ácido clorídrico concentrado
até sua completa secagem (Fig 4.14).
Após a secagem, os béqueres foram retirados da chapa e resfriados a temperatura
ambiente. Adicionou-se polpa de papel, ácido clorídrico diluído e água destilada e retornou-se
à chapa aquecida entre 120°C e 150°C até a dissolução total dos cloretos. Após a conclusão
desta etapa, as soluções foram filtradas em papel de filtração média (Fig 4.15). Os béqueres
foram cuidadosamente lavados a fim de transferir totalmente os resíduos insolúveis para o filtro.
Figura 4.14: Soluções preparadas para serem levadas ao aquecimento até a secagem completa
41
Os filtros foram lavados com água destilada quente para retirada total de cloretos e
depois os papéis de filtro foram retirados e transferidos para cadinhos de porcelana (Fig 4.16).
Os cadinhos foram levados à mufla aquecida a uma temperatura entre 950°C e 1000°C
durante o intervalo de uma hora para a calcinação do papel de filtro (Fig 4.17). Com a queima
total do papel, restaram apenas as amostras no interior dos cadinhos.
Figura 4.15: Soluções em processo de filtragem
Figura 4.16: Cadinhos de porcelana com amostras retidas em papéis de filtro
42
Após a retirada da mufla, os cadinhos foram levados a um dissecador com sílica gel até
resfriamento. Os cadinhos foram pesados contendo as amostras e depois vazios, para cálculos
posteriores de massa da amostra. O cálculo da porcentagem de sílica e resíduos insolúveis foi
feito com base na equação:
%𝑺𝒊𝑶𝟐 =(𝑷𝟏 − 𝑷𝟐)𝒙𝟏𝟎𝟎
𝑷𝒂
onde:
𝑃1 = Peso do cadinho com amostra
𝑃2 = Peso do cadinho vazio
𝑃𝑎 = Peso da amostra
Figura 4.17: Cadinhos sendo retirados da mufla após a calcinação do papel de filtro
43
5. RESULTADOS
5.1. Classificação Granulométrica
5.1.1. Peneiramento a úmido
As três amostras foram submetidas ao peneiramento à úmido e classificadas com
granulometria superior (retido) e inferior (passante) a 44µm. Os dados estão dispostos na Figura
5.1 em termos de porcentagem da massa total peneirada.
Observou-se que a maior parte dos rejeitos é composta por grãos com dimensões
inferiores a 44µm. Menos da metade dos grãos que compõe a amostra da flotação foi retida
pelo peneiramento. Nas amostras da separação magnética e do underflow do espessador de lama
as porcentagens retidas foram ainda menores, entre 4 e 5%.
5.1.2. Cicloclassificação (Cyclosizer)
5.1.2.1. Rejeito da Flotação
Foram classificadas 379,63g de amostra proveniente do peneiramento à úmido com
granulometria inferior a 44µm. As temperaturas médias inicial e final da cicloclassificação
variaram de 20,55ºC a 20,58ºC. O teste de densidade apontou uma densidade de 3,859g/cm³
para a amostra. A Figura 5.2 representa a distribuição granulométrica da amostra de acordo
com a massa de partículas retidas em cada ciclone e os respectivos valores de granulometria.
Figura 5.1: Porcentagem de massa retida no peneiramento, com granulometria acima de 44µm.
Rejeitos da flotação, da separação magnética e do underflow do espessador
44
5.1.2.2. Rejeito da Separação Magnética
Foram classificadas 641,29g de amostra proveniente do peneiramento à úmido com
granulometria inferior a 44µm. As temperaturas médias inicial e final da cicloclassificação
variaram de 19,51ºC a 19,57ºC. O teste de densidade apontou uma densidade de 4,233g/cm³
para a amostra. A Figura 5.3 representa a distribuição granulométrica da amostra de acordo
com a massa de partículas retidas em cada ciclone e os respectivos valores de granulometria.
5.1.2.3. Rejeito do Underflow do Espessador
Foram classificadas 605,0g de amostra proveniente do peneiramento à úmido com
granulometria inferior a 44µm. As temperaturas médias inicial e final da cicloclassificação
Figura 5.3: Distribuição da amostra por faixa granulométrica e respectiva massa retida
Figura 5.2: Distribuição da amostra por faixa granulométrica e respectiva massa retida
45
Figura 5.4: Distribuição da amostra por faixa granulométrica e respectiva massa retida
variaram de 19,98ºC a 20,04ºC. O teste de densidade apontou uma densidade de 4,327g/cm³
para a amostra. A Figura 5.4 representa a distribuição granulométrica da amostra de acordo
com a massa de partículas retidas em cada ciclone e os respectivos valores de granulometria.
5.2. Análise química por FRX
A análise por fluorescência de raios X permitiu identificar a composição química das
amostras granulometricamente classificadas. Apesar de os resultados também apresentarem as
porcentagens de cada elemento presente, a análise química por titulação foi necessária por
apresentar maior precisão.
5.2.1. Rejeito da flotação
A análise possibilitou a identificação dos principais componentes e em quais faixas
granulométricas eles estão presentes, em sua maior parte sílica (SiO2), hematita (Fe2O3), óxido
sulfúrico (SO3), óxido de manganês (MnO) e alumina (Al2O3). As amostras ainda apresentam
porcentagens menos significativas de óxido de prata (Ag2O), óxido cúprico (Cu), óxido de
cálcio (CaO), óxido de zinco (ZnO) e óxido de estrôncio (SrO), como mostra a Tabela V.1.
46
Tabela V.1: FRX – Rejeito da flotação
Ficou evidente que a maior concentração de óxido de ferro está contida nas amostras
retidas pelos ciclones 4 e 5, ou seja, com uma granulometria na faixa entre 4,36 e 14,35µm.
Sobretudo, considera-se um elevado teor de óxido de ferro em todas as faixas granulométricas
abaixo de 44µm em comparação com a faixa imediatamente superior (Fig. 5.5).
Observa-se também que o teor de sílica (SiO2) é significativamente maior acima de
44µm em comparação com as demais faixas granulométricas, exatamente a porção de amostra
que ficou retida na fase de peneiramento (Fig 5.6).
Rejeito da Flotação
Amostra (µm) SiO2 Fe2O3 SO3 MnO Ag2O CuO CaO ZnO SrO Al2O3
Retido +44,00 92,725% 5,762% 1,461% 0,031% 0,020% - - - - -
Ciclone 1 +32,13 35,910% 62,233% 1,585% 0,273% - - - - - -
Ciclone 2 +20,18 31,376% 67,224% 1,209% 0,191% - - - - - -
Ciclone 3 +14,35 37,978% 60,443% 1,310% 0,245% - 0,024% - - - -
Ciclone 4 +06,69 20,481% 77,903% 1,346% 0,270% - - - - - -
Ciclone 5 +04,36 13,504% 79,767% 0,9015% 0,409% - - 0,125% - - -
Passante -04,36 18,336% 55,015% 1,208% 2,069% - - 0,076% 0,020% 0,009% 23,267%
Figura 5.5: Distribuição do teor de óxido de ferro por faixa granulométrica
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
80.00%
90.00%
<32,13 32,13 20,18 14,35 6,69 4,36 <4,36
Co
nce
ntr
ação
tamanho de partículas (µm)
%Fe2O3
47
Em comparação com a curva de distribuição do teor de óxido de ferro, nota-se uma
relação de complementabilidade entre o teor de sílica e óxido de ferro presentes nas faixas
estudadas (Fig 5.7).
5.2.2. Rejeito da separação magnética
A análise possibilitou a identificação dos principais componentes e em quais faixas
granulométricas eles estão presentes, em sua maior parte sílica (SiO2), hematita (Fe2O3), óxido
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
80.00%
90.00%
100.00%
<32,13 32,13 20,18 14,35 6,69 4,36 <4,36
Co
nce
ntr
ação
tamanho de partículas (µm)
%SiO2
Figura 5.6: Distribuição do teor de sílica por faixa granulométrica
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
80.00%
90.00%
100.00%
<32,13 32,13 20,18 14,35 6,69 4,36 <4,36
Co
nce
ntr
ação
tamanho de partículas (µm)
Concentrações de SiO2 e Fe2O3 (em %)
%SiO2
%Fe2O3
Figura 5.7: Comparação entre os teores de sílica e óxido de ferro presentes na amostra
48
sulfúrico (SO3), óxido de manganês (MnO) e alumina (Al2O3). O rejeito também apresenta
porcentagens menos significativas de óxido de cálcio (CaO), óxido de potássio (K2O), óxido
cúprico (CuO), óxido de zinco (ZnO) e óxido de estrôncio (SrO), como mostra a Tabela V.2.
Tabela V.2: FRX – Rejeito da separação magnética
Ficou evidente que a maior concentração de óxido de ferro está contida nas amostras
retidas pelos ciclones 2, 3,4 e 5, ou seja, com uma granulometria na faixa entre 4,11 e 30,32µm
(Fig.5.8). O resultado mostra que o material descartado após a separação magnética é rico em
teor de óxido de ferro, o que demonstra uma ineficiência na recuperação desse material de
granulometria ultrafina durante o processo. Observa-se ainda que em faixas ultrafinas, aqui
consideradas as abaixo de 20μm, o teor de ferro é superior à faixa hiperfina, inferior a 5μm.
Evidencia-se novamente que o teor de sílica (SiO2) decai em faixas onde o teor de óxido
de ferro é maior, ou seja, são teores complementares. As maiores concentrações de sílica estão
presentes em faixas superiores a 44µm (Fig. 5.9).
Rejeito da Separação Magnética
Amostra (µm) SiO2 Fe2O3 SO3 MnO CaO K2O CuO ZnO SrO Al2O3
Retido +44,00 70,801% 26,653% 1,789% 0,388% 0,370% - - - - -
Ciclone 1 +30,32 36,174% 62,034% 1,176% 0,480% 0,136% - - - - -
Ciclone 2 +19,04 10,569% 87,427% 1,514% 0,404% 0,087% - - - - -
Ciclone 3 +14,01 17,818% 80,460% 1,144% 0,409% 0,169% - - - - -
Ciclone 4 +06,31 11,403% 86,544% 1,380% 0,436% 0,236% - - - - -
Ciclone 5 +04,11 11,708% 86,118% 1,193% 0,600% 0,380% - - - - -
Passante -04,11 18,778% 48,319% 0,767% 4,164% 0,306% 0,117% 0,029% 0,038% 0,020% 27,450%
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
80.00%
90.00%
100.00%
>30,32 30,32 19,04 14,01 6,31 4,11 <4,11
Co
nce
ntr
ação
tamanho de partículas (µm)
%Fe2O3
Figura 5.8: Distribuição do teor de ferro por faixa granulométrica
49
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
80.00%
>30,32 30,32 19,04 14,01 6,31 4,11 <4,11
Co
nce
ntr
ação
tamanho de partículas (µm)
%SiO2
Figura 5.9: Distribuição do teor de sílica por faixa granulométrica
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
80.00%
90.00%
100.00%
>30,32 30,32 19,04 14,01 6,31 4,11 <4,11
Co
nce
ntr
ação
tamanho de partículas (µm)
Concentrações de SiO2 e Fe2O3 (em %)
%SiO2
%Fe2O3
Figura 5.10: Comparação entre os teores de sílica e ferro presentes na amostra
Em relação ao teor de óxido de ferro e contaminantes, a faixa compreendida entre 19,04
e 32,20µm é a faixa de maior pureza (Fig. 5.10).
5.2.3. Rejeito do underflow do espessador
A análise possibilitou a identificação dos principais componentes e em quais faixas
granulométricas eles estão presentes, em sua maior parte sílica (SiO2), hematita (Fe2O3), óxido
sulfúrico (SO3), óxido de manganês (MnO) e alumina (Al2O3). O rejeito também apresenta
porcentagens menos significativas de óxido de cálcio (CaO), óxido de zinco (ZnO) e monóxido
de paládio (PdO), como mostra a Tabela V.3.
50
Tabela V.3: FRX – Rejeito do underflow do espessador de lama
Rejeito do Underflow do espessador
Amostra (µm) SiO2 Fe2O3 SO3 MnO CaO ZnO PdO Al2O3
Retido +44,00 68,527% 29,921% 1,347% 0,056% 0,099% 0,021% 0,029% -
Ciclone 1 +29,63 23,490% 66,972% 1,111% 0,172% - - - 8,255%
Ciclone 2 +18,61 44,404% 54,115% 1,362% 0,119% - - - -
Ciclone 3 +13,70 36,933% 61,594% 1,369% 0,104% - - - -
Ciclone 4 +06,17 29,341% 68,960% 0,622% 0,077% - - - -
Ciclone 5 +04,02 9,690% 88,871% 1,336% 0,103% - - - -
Passante -04,02 16,942% 71,701% 1,232% 0,245% - - - 9,880%
Observa-se que a maior concentração de óxido de ferro está contida na amostra retida
pelo ciclone 5 e a amostra que não foi retida pelo cyclosizer (passante) ou seja, com uma
granulometria menor ou igual à 4,02µm (Fig.5.11). O resultado mostra ainda que, em
comparação com a faixa granulométrica mais alta estudada (acima de 44µm) o rejeito possui
maior teor de óxido de ferro, apesar de em menor concentração que as demais amostras
estudadas, provenientes de outras etapas do beneficiamento.
O teor de sílica segue a tendência das demais amostras, decaindo em faixas onde o teor
de óxido de ferro é maior (Fig. 5.12). A faixa de menor concentração de sílica é entre 4,02 e
6,17µm.
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
80.00%
90.00%
100.00%
>29,63 29,63 18,61 13,7 6,17 4,02 <4,02
Co
nce
ntr
ação
tamanho de partículas (µm)
%Fe2O3
Figura 5.11: Distribuição do teor de óxido de ferro por faixa granulométrica
51
O teor de sílica por faixa granulométrica é complementar ao teor de óxido de ferro (Fig.
5.13).
5.3. Análise química por titulação
A titulação possibilitou uma análise química quantitativa das amostras. Por meio deste
método foi possível determinar com grande precisão o teor de ferro e o teor de sílica e demais
resíduos insolúveis presentes em cada faixa granulométrica.
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
80.00%
>29,63 29,63 18,61 13,7 6,17 4,02 <4,02
Co
nce
ntr
ação
tamanho de partículas (µm)
%SiO2
Figura 5.12: Distribuição do teor de sílica por faixa granulométrica
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
80.00%
90.00%
100.00%
>29,63 29,63 18,61 13,7 6,17 4,02 <4,02
Co
nce
ntr
ação
tamanho de partículas (µm)
Concentrações de SiO2 e Fe2O3 (em %)
%SiO2
%Fe2O3
Figura 5.13: Comparação entre os teores de sílica e óxido de ferro presentes
na amostra
52
5.3.1. Rejeito da flotação
Os resultados mostram que os maiores teores de sílica se encontram na faixa de maior
granulometria (acima de 44µm) que corresponde a porção da amostra que foi retida na etapa de
peneiramento (Fig 5.14). Os maiores teores de ferro se encontram entre 4,36 e 14,35µm (Fig.
5.15). Os resultados estão dispostos na Tabela V.4.
Tabela V.4: Titulação – Rejeito da flotação
DETERMINAÇÃO DA SÍLICA DETERMINAÇÃO DO FERRO
Amostra Malha PA P1 P2 % SiO2 PA V %Fe FK2Cr2O7
Retido Pen. +44,00µm 0,5003 30,5006 30,0411 91,8 0,2511 2,1 4,7 0,5583
Ciclone 1 +32,13µm 0,5000 22,0719 21,9254 29,3 0,2555 22,3 48,7 0,5583
Ciclone 2 +20,18µm 0,5005 22,0716 21,8047 53,3 0,2548 14 30,7 0,5583
Ciclone 3 +14,35µm 0,5005 23,0406 22,8262 42,8 0,2578 18,4 39,8 0,5583
Ciclone 4 +6,69µm 0,5001 22,9442 22,8328 22,3 0,2526 23,8 52,6 0,5583
Ciclone 5 +4,36µm 0,5005 22,4492 22,3752 14,8 0,2542 25,7 56,4 0,5583
Passante Cicl. -4,36µm 0,5003 23,9875 23,9112 15,3 0,2560 22,1 48,2 0,5583
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
80.00%
90.00%
100.00%
>32,13 32,13 20,18 14,35 6,69 4,36 <4,36
% SiO2
tamanho de partículas (µm)
Co
nce
ntr
ação
Figura 5.14: Distribuição da porcentagem de sílica por faixa granulométrica
53
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
>32,13 32,13 20,18 14,35 6,69 4,36 <4,36
% Fe
tamanho de partículas (µm)
Co
nce
ntr
ação
Figura 5.15: Distribuição da porcentagem de ferro por faixa granulométrica
Em comparação com a curva de concentração de sílica, nota-se uma relação
complementar entre elas (Fig. 5.16).
Abaixo, comparações entre os teores de sílica encontrados na caracterização por FRX e
teores de sílica e resíduos insolúveis encontrados na análise por titulação (Fig. 5.17) e entre os
teores de óxido de ferro obtidos por FRX e de ferro por titulação (Fig 5.18).
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
80.00%
90.00%
100.00%
>32,13 32,13 20,18 14,35 6,69 4,36 <4,36
Concentrações de SiO2 e Fe (em %)
%Fe %SiO2
tamanho de partículas (µm)
Co
nce
ntr
ação
Figura 5.16: Comparação entre os teores de sílica e ferro presentes na amostra
54
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
80.00%
90.00%
100.00%
>32,13 32,13 20,18 14,35 6,69 4,36 <4,36
Comparação entre teores de SiO2 obtidos por FRX e Titulação
FRX Titulação (SiO2 e resíduos insolúveis)
tamanho de partículas (µm)
(µm) (µm)
Co
nce
ntr
ação
Figura 5.17: Comparação entre os resultados obtidos por FRX e titulação
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
80.00%
90.00%
>32,13 32,13 20,18 14,35 6,69 4,36 <4,36
Comparação entre %Fe2O3 e %Fe
%Fe2O3 %Fe
Co
nce
ntr
ação
tamanho de partículas (µm)
Figura 5.18: Comparação entre os resultados obtidos por FRX e titulação
55
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
80.00%
90.00%
100.00%
>32,13 32,13 20,18 14,35 6,69 4,36 <4,36
Comparação entre resultados obtidos por FRX e titulação
%Fe2O3 %Fe %SiO2 %SiO2 + resíduos insolúveis
O gráfico comparativo (Fig 5.19) demonstra que a relação complementar entre os teores
de ferro e sílica é mantida em ambos os processos.
5.3.2. Rejeito da separação magnética
É possível observar que a faixa granulométrica com maior concentração de sílica está
acima de 44µm (Fig. 5.20) A maior porcentagem de ferro se encontra entre 4,11 e 14,01µm
(Fig. 5.21). A relação complementar é mantida (Fig. 5.22). Os resultados estão dispostos na
Tabela V.5.
Tabela V.5: Titulação – Rejeito da separação magnética
DETERMINAÇÃO DA SÍLICA DETERMINAÇÃO DO FERRO
Amostra Malha PA P1 P2 % SiO2 PA V %Fe FK2Cr2O7
Retido Pen. +44,00µm 0,5005 16,7606 16,4538 61,3 0,2515 11,6 25,8 0,5583
Ciclone 1 +30,32µm 0,5005 21,4867 21,375 22,3 0,2520 23,7 52,5 0,5583
Ciclone 2 +19,04µm 0,5005 21,3679 21,1884 35,9 0,2554 19,6 42,8 0,5583
Ciclone 3 +14,01µm 0,5003 19,8904 19,7584 26,4 0,2542 22,1 48,5 0,5583
Ciclone 4 +6,31µm 0,5005 20,255 20,1666 17,7 0,2580 25,5 55,2 0,5583
Ciclone 5 +4,11µm 0,5005 24,2846 24,2211 12,7 0,2533 25,8 56,9 0,5583
Passante Cicl. -4,11µm 0,5003 19,9366 19,8239 22,5 0,2591 17,0 36,6 0,5583
Co
nce
ntr
ação
tamanho de partículas (µm)
Figura 5.19: Comparação entre os resultados obtidos por FRX e titulação
56
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
>30,32 30,32 19,04 14,01 6,31 4,11 <4,11
%SiO2
tamanho de partículas (µm)
Co
nce
ntr
ação
Figura 5.20: Distribuição da porcentagem de sílica por faixa granulométrica
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
>30,32 30,32 19,04 14,01 6,31 4,11 <4,11
%Fe
tamanho de partículas (µm)
Co
nce
ntr
ação
Figura 5.21: Distribuição da porcentagem de ferro por faixa granulométrica
57
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
80.00%
>30,32 30,32 19,04 14,01 6,31 4,11 <4,11
Comparação entre os teores de SiO2 obtidos por FRX e titulação
%SiO2 %SiO2 + resíduos insolúveis
tamanho de partículas (µm)
Co
nce
ntr
ação
Figura 5.23: Comparação entre os resultados obtidos por FRX e titulação
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
>30,32 30,32 19,04 14,01 6,31 4,11 <4,11
Comparação entre os teores de SiO2 e Fe (em %)
%SiO2 %Fe
tamanho de partículas (µm)
Co
nce
ntr
ação
Figura 5.22: Comparação entre os teores de sílica e ferro presentes na amostra
Abaixo, comparações entre os teores de sílica encontrados na caracterização por FRX e
teores de sílica e resíduos insolúveis encontrados na análise por titulação (Fig. 5.23) e entre os
teores de óxido de ferro obtidos por FRX e de ferro por titulação (Fig 5.24).
58
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
80.00%
90.00%
100.00%
>30,32 30,32 19,04 14,01 6,31 4,11 <4,11
Comparação entre %Fe2O3 e %Fe
%Fe2O3 %Fe
tamanho de partículas (µm)
Co
nce
ntr
ação
Figura 5.24: Comparação entre os resultados obtidos por FRX e titulação
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
80.00%
90.00%
100.00%
>30,32 30,32 19,04 14,01 6,31 4,11 <4,11
Comparação entre os resultados obtidos por FRX e titulação
%SiO22 %SiO2 + resíduos insolúveis %Fe2O3 %Fe
tamanho de partículas (µm)
Co
nce
ntr
ação
Figura 5.25: Comparação entre os resultados obtidos por FRX e titulação
O gráfico comparativo (Fig 5.25) demonstra que a relação complementar entre os teores
de ferro e sílica é mantida em ambos os processos.
59
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
>29,63 29,63 18,61 13,7 6,17 4,02 <4,02
%SiO2
tamanho de partículas (µm)
Co
nce
ntr
ação
Figura 5.26: Distribuição da porcentagem de sílica por faixa granulométrica
5.3.3. Rejeito do underflow do espessador
É possível observar que a faixa granulométrica com maior concentração de sílica está
acima de 44µm (Fig. 5.26). A maior porcentagem de ferro se encontra na faixa granulométrica
abaixo de 13,70µm (Fig. 5.27). A relação complementar é mantida (Fig. 5.28). Os resultados
estão dispostos na Tabela V.6.
Tabela V.6: Titulação – Rejeito do underflow do espessador
DETERMINAÇÃO DE SÍLICA DETERMINAÇÃO DE FERRO
Amostra Malha PA P1 P2 % SiO2 PA V %Fe FK2Cr2O7
Retido Pen. +44,00µm 0,5002 23,8775 23,6182 51,8 0,2551 13,4 29,3 0,5583
Ciclone 1 +29,63µm 0,5001 24,2515 24,1507 20,2 0,2542 22,9 50,3 0,5583
Ciclone 2 +18,61µm 0,5005 22,9344 22,7822 30,4 0,2531 18,6 41,0 0,5583
Ciclone 3 +13,70µm 0,5004 24,8173 24,6751 28,4 0,2540 21,7 47,7 0,5583
Ciclone 4 +6,17µm 0,5003 19,9761 19,8571 23,8 0,2574 23,5 51,0 0,5583
Ciclone 5 +4,02µm 0,5001 21,1900 21,0819 21,6 0,2541 23,7 52,1 0,5583
Passante Cicl. -4,02µm 0,5004 24,4012 24,3255 15,1 0,2578 23,8 51,5 0,5583
60
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
>29,63 29,63 18,61 13,7 6,17 4,02 <4,02
%Fe
tamanho de partículas (µm)
Co
nce
ntr
ação
Figura 5.27: Distribuição da porcentagem de ferro por faixa
granulométrica
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
>29,63 29,63 18,61 13,7 6,17 4,02 <4,02
Comparação entre os teores de SiO2 e Fe (em %)
%SiO2 %Fe2
tamanho de partículas (µm)
Co
nce
ntr
ação
Figura 5.28: Comparação entre os teores de sílica e ferro presentes na amostra
Abaixo, comparações entre os teores de sílica encontrados na caracterização por FRX e
teores de sílica e resíduos insolúveis encontrados na análise por titulação (Fig. 5.29) e entre os
teores de óxido de ferro obtidos por FRX e de ferro por titulação (Fig 5.30).
61
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
80.00%
>29,63 29,63 18,61 13,7 6,17 4,02 <4,02
Co
nce
ntr
ação
tamanho de partículas (µm)
Comparação entre os teores de SiO2 obtidos por FRX e titulação
%SiO2 %SiO2 + resíduos insolúveis
Figura 5.29: Comparação entre os resultados obtidos por FRX e titulação
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
80.00%
90.00%
100.00%
>29,63 29,63 18,61 13,7 6,17 4,02 <4,02
Comparação entre %Fe2O3 e %Fe
%Fe2O3 %Fe2
tamanho de partículas (µm)
Co
nce
ntr
ação
Figura 5.30: Comparação entre os resultados obtidos por FRX e titulação
O gráfico comparativo (Fig 5.31) demonstra que a relação complementar entre os teores
de ferro e sílica é mantida em ambos os processos.
62
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
80.00%
90.00%
100.00%
>29,63 29,63 18,61 13,7 6,17 4,02 <4,02
Comparação entre resultados obtidos por FRX e titulação
%SiO2 %SiO2 + resíduos insolúveis %Fe2O3 %Fe
tamanho de partículas (µm)
Co
nce
ntr
ação
Figura 5.31: Comparação entre os resultados obtidos por FRX e titulação
5.4. Difratometria de Raios X
A análise foi feita por meio da técnica de difratometria de raios X do pó, ou seja, as
amostras não foram submetidas a nenhuma preparação de embutimento ou dissolução antes de
serem inseridas no difratômetro. Como já se encontravam em estado de pó, não foi necessária
nova pulverização. A Tabela V.7 mostra dados referentes à operação do difratômetro.
5.4.1. Rejeito da flotação
A análise identificou padrões de difração referentes à Quartzo, Hematita e Caulinita. O
gráfico (Fig. 5.32) demonstra os picos de difração referentes aos minerais e ao lado suas
respectivas concentrações. O Quadro 5.1 mostra os padrões dos minerais identificados.
63
Quadro 5.1: Padrões identificados na difração da amostra da flotação
Padrões Identificados
Visible Compound Name Chemical Formula
* Hematite Fe2 O3
* Quartz O2 Si
* Kaolinite 2M Al2 H4 O9 Si2
Por meio da análise dos resultados foi possível concluir que todo o ferro presente na
amostra está contido no mineral hematita. O óxido de alumínio, por sua vez, é derivado da
caulinita. A sílica está presente no quartzo e na caulinita.
5.4.2. Rejeito da separação magnética
A análise identificou padrões de difração referentes à Quartzo, Hematita, Goethita e
Caulinita. O gráfico (Fig. 5.33) demonstra os picos de difração referentes aos minerais e ao lado
suas respectivas concentrações. O Quadro 5.2 mostra os padrões dos minerais identificados.
Figura 5.32: Espectro de Difração de Raios X da amostra de rejeito da flotação
64
Quadro 5.2: Padrões identificados na difração da amostra da separação magnética
Padrões Identificados
Visible Compound Name Chemical Formula
* Quartz O2 Si
* Hematite Fe2 O3
* Goethite Fe O2
* Kaolinite Al2 O9 Si2
Os resultados mostram que o ferro contido na amostra é proveniente dos minerais
hematita e goethita. A sílica está presente no quartzo e na caulinita.
5.4.3. Rejeito do underflow do espessador
A análise identificou padrões de difração referentes à Quartzo, Goethita e Hematita. O
gráfico (Fig. 5.34) demonstra os picos de difração referentes aos minerais e ao lado suas
respectivas concentrações. O Quadro 5.3 mostra os padrões dos minerais identificados.
Figura 5.33: Espectro de Difração de Raios X da amostra de rejeito da separação magnética
65
Quadro 5.3: Padrões identificados na análise do rejeito do underflow do espessador
Os resultados mostram que o ferro contido na amostra é proveniente dos minerais
goethita e hematita. A sílica é proveniente exclusivamente do quartzo.
5.5. Minerografia Quantitativa Volumétrica
5.5.1. Rejeito da flotação
Os resultados da microscopia ótica dispostos na Tabela V.14 mostram que a mineralogia
da amostra é essencialmente constituída por hematita tubular monocristalina (58,28%), quartzo
(30,51%) e hematita tabular policristalina (7,37%). A Tabela V.15 mostra a contagem de
partículas.
Tabela V.7: Composição mineralógica do rejeito da flotação
Composição mineralógica
MINERAIS Em volume Peso espec. Em massa
Hematita tabular monocristalina 43,85 5,2 58,28
Hematita tabular policristalina 6,94 4,2 7,37
Hematita microcristalina 0,00 4,5 0,00
Padrões Identificados
Visible Compound Name Chemical Formula
* Hematite Fe1.987 O3
* Quartz low O2 Si1
* Goethite H1 Fe1 O2
Figura 5.34: Espectro de Difração de Raios X da amostra de rejeito do underflow do espessador
66
Hematita Lobular 1,59 4,8 1,95
Martita 0,20 3,9 0,20
Magnetita 0,00 4,3 0,00
Goethita 0,00 3,5 0,00
Agregado terroso 2,38 2,8 1,70
Quartzo 45,04 2,65 30,51
Gibbsita 0,00 2,5 0,00
Outros 0,00 3 0,00
Soma 100,00 100,00
Tabela V.8: Contagem de partículas T.Mono TabPoli H. Micro H.Lobul. Martita Magnet. Goethita Agregado Quartzo Sílex Outros Total
RE
JE
ITO
FL
OT
AÇ
ÃO
221 35 8 1 12 224
3
0
35 0 8 1 44
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Soma 221 35 0 8 1 0 0 12 227 0 0 504
% 43,85 6,94 0,00 1,59 0,20 0,00 0,00 2,38 45,04 0,00 0,00 100
5.5.2. Rejeito da separação magnética
Os resultados da análise dispostos na Tabela V.16 mostram que o rejeito da separação
magnética é composto essencialmente pelos minerais hematita tabular monocristalina
(68,32%), hematita tabular policristalina (12,14%), quartzo (11,12%) e goethita (6,68%). A
Tabela V.17 mostra a contagem de partículas.
Tabela V.9: Composição mineralógica do rejeito da separação magnética
Composição mineralógica
MINERAIS Em volume Peso espec. Em massa
Hematita tabular monocristalina 58,05 5,2 68,32
Hematita tabular policristalina 12,92 4,2 12,14
Hematita microcristalina 0,00 4,5 0,00
Hematita Lobular 0,56 4,8 0,61
Martita 0,75 3,9 0,66
Magnetita 0,00 4,3 0,00
Goethita 8,43 3,5 6,68
Agregado terroso 0,75 2,8 0,47
67
Quartzo 18,54 2,65 11,12
Gibbsita 0,00 2,5 0,00
Outros 0,00 3 0,00
Soma 100,00 100,00
Tabela V.10: Contagem de partículas
5.5.3. Rejeito do underflow do espessador
Os resultados da microscopia, apresentados na Tabela V.18, mostram que a mineralogia
da amostra de rejeito do underflow do espessador é essencialmente constituída por minerais de
Goethita (54%), hematita tabular monocristalina (15,46%), Martita (14%), hematita tabular
policristalina (4,66%) e quartzo (11%). A Tabela V.19 mostra a contagem de partículas.
Tabela V.11: Composição do rejeito do underflow do espessador
Composição mineralógica
MINERAIS Em volume Peso espec. Em massa
Hematita tabular monocristalina 10,79 5,2 15,46
Hematita tabular policristalina 4,07 4,2 4,66
Hematita microcristalina 0,00 4,5 0,00
Hematita Lobular 0,00 4,8 0,00
Martita 13,03 3,9 14,00
Magnetita 0,20 4,3 0,24
Goethita 56,01 3,5 54,00
Agregado terroso 0,81 2,8 0,63
Quartzo 15,07 2,65 11,00
Gibbsita 0,00 2,5 0,00
Outros 0,00 3 0,00
Soma 100,00 100,00
Tabela V.12: Contagem das partículas
T.Mono TabPoli H. Micro H.Lobul. Martita Magnet. Goethita Agregado Quartzo Sílex Outros Total
RE
JE
ITO
SE
PA
R.
MA
GN
ÉT
ICA
310 69 3 4 45 4 97
2
0
69 0 3 4 76
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Soma 310 69 0 3 4 0 45 4 99 0 0 534
% 58,05 12,92 0,00 0,56 0,75 0,00 8,43 0,75 18,54 0,00 0,00 100
68
5.6. MEV-AMI
Por meio da análise mineralógica por microscopia eletrônica de varredura foi possível
observar que a amostra da flotação é constituída essencialmente por hematita, quartzo e goethita
em menor proporção. A amostra da separação magnética, por sua vez, é constituída por goethita,
hematita e quartzo em menor proporção. A amostra do underflow do espessador de lama é
constituída essencialmente por goethita e possui menores quantidades de hematita e quartzo. A
Tabela V.20 apresenta a distribuição de minerais presentes nas amostras. Todas as experiências
e análises envolvendo microscopia eletrônica foram realizados no NanoLab, na Redemat, Escola
de Minas, UFOP, MG, Brasil.
Tabela V.13: Distribuição em massa dos minerais presentes no rejeito
As Figuras 5.38, 5.39 e 5.40 mostram a distribuição dos minerais presentes em cada
amostra.
H1Poli
T.Mono TabPoli H. Micro H.Lobul. Martita Magnet. Goethita Agregado Quartzo Gibbsita Outros Total
RE
JE
ITO
UN
DE
RF
LO
W
53 20
64 1 275 4 74
20 0 0 64
84
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0
Soma 53 20 0 0 64 1 275 4 74 0 0 491
% 10,79 4,07 0,00 0,00 13,03 0,20 56,01 0,81 15,07 0,00 0,00 100,00
Distribuição de minerais presentes nas amostras de rejeito
Minerais/ Massa [%] Flotação Sep. Magnética Underflow
Goethita (1) 9,61 53,94 82,75
Hematita (1) 56,41 30,68 7,99
Quartzo (a) 31,99 9,55 7,80
Biotita (a) 0,11 0,84 0,15
Cloritoide (1) 0,07 0,62 0,21
Schorl (a) 0,14 0,55 0,17
Ferrosaponite 0,02 0,55 0,00
Outros 1,66 3,28 0,92
Total 100 100 100
69
Figura 5.35: Distribuição de massa dos minerais presentes na amostra da flotação (em%)
Goetita
Hematita
Quartzo
Biotita
Cloritoide
Schorl
Ferrosaponite
Outros
0
20
40
60
Distribuição dos minerais presentes (% em massa) Flotação
Goetita
Hematita
Quartzo
Biotita
Cloritoide
Schorl
Ferrosaponite
Outros
0
20
40
60
Distribuição dos minerais presentes (%em massa) Separação Magnética
Figura 5.36: Distribuição de massa dos minerais presentes na amostra da
separação magnética (em%)
70
A análise de liberação das partículas (Tabela V.21) demonstrou que a amostra da
flotação apresenta maior liberação em relação às demais amostras. Foi possível também
observar que a amostra do underflow do espessador apresentou maior liberação nas
granulometrias mais baixas. A amostra da separação magnética possui liberação mais
homogênea em relação às demais.
Tabela V.14: Distribuição das partículas (% em massa) por tamanho de grão
Análise de liberação
Distribuição do tamanho de grão (% em massa)
Faixa de
tamanho
Ponto médio
[µm]
Flotação Separação
Magnética
Underflow do
espessador
>3.3<4.0 µm 3.6 0.88 2.86 1.16
>4.0<4.7 µm 4.3 0.00 0.00 0.00
>4.7<5.7 µm 5.2 0.60 1.82 0.73
>5.7<6.8 µm 6.2 2.09 3.68 1.53
>6.8<8.2 µm 7.5 1.27 1.71 0.75
>8.2<9.8 µm 8.9 4.13 4.57 2.12
>9.8<12 µm 10.7 4.10 3.88 1.80
>12<14 µm 12.8 7.09 5.86 2.55
>14<17 µm 15.4 7.55 5.18 1.73
>17<20 µm 18.4 10.17 5.91 1.45
>20<24 µm 22.1 11.67 6.07 1.01
>24<29 µm 26.5 12.59 6.10 0.59
>29<35 µm 31.7 13.50 6.11 0.46
>35<42 µm 38.0 11.52 6.16 0.39
Figura 5.37: Distribuição de massa dos minerais presentes na amostra do
underflow do espessador (em%)
Goetita
Hematita
Quartzo
Biotita
Cloritoide
Schorl
Ferrosaponite
Outros
0
20
40
60
80
100
Distribuição dos minerais presentes (%em massa) Underflow do Espessador
71
>42<50 µm 45.6 7.68 5.97 0.32
>50<60 µm 54.6 2.91 5.76 0.26
>60<72 µm 65.5 0.45 5.05 0.28
>72<86 µm 78.5 0.14 4.83 0.35
>86<103 µm 94.1 0.20 3.46 0.46
>103<123 µm 112.7 0.61 2.42 0.68
>123<148 µm 135.1 0.14 2.75 1.05
>148<177 µm 161.9 0.20 1.69 1.55
>177<212 µm 194.1 0.00 1.28 1.70
>212<255 µm 232.6 0.51 2.31 3.45
>255<305 µm 278.8 0.00 2.02 2.96
>305<366 µm 334.1 0.00 1.55 3.98
>366<438 µm 400.4 0.00 1.01 7.34
>438<525 µm 479.9 0.00 0.00 9.19
>525<630 µm 575.2 0.00 0.00 13.48
>630<755 µm 689.3 0.00 0.00 10.86
>755<904 µm 826.2 0.00 0.00 11.97
>904<1084 µm 990.2 0.00 0.00 13.85
Total
100.00 100.00 100.00
As Figuras 5.41, 5.42 e 5.43 mostram a morfologia das partículas que compõem as amostras.
72
5.6.1 Morfologia das amostras
Rejeito da Flotação
Figura 5.38: Morfologia do rejeito da flotação
73
Rejeito da separação magnética
Figura 5.39: Morfologia do rejeito da separação magnética
74
Rejeito do underflow do espessador
Figura 5.40: Morfologia do rejeito do underflow do espessador de lama
75
6. CONCLUSÕES
Todas as amostras de rejeito de beneficiamento de minério de ferro estudadas
apresentaram uma granulometria fina, com maior fração abaixo de 44µm. Como foi observado
pelo peneiramento a úmido, a amostra de rejeito da flotação apresentou 55% da massa abaixo
de 44µm, a amostra de rejeito da separação magnética apresentou 94% da massa abaixo de
44µm e a amostra de lama (underflow do espessador de lamas) apresentou 95% da massa abaixo
de 44µm.
O ensaio de cicloclassificação revelou que o rejeito da flotação possui maior densidade
granulométrica na faixa de 14,35 a 32,13µm. O rejeito da separação magnética possui maior
concentração de partículas com granulometria abaixo de 14,01µm e o rejeito do underflow do
espessador abaixo de 6,17µm.
Os resultados de análise química mostraram que há uma ineficiência dos processos
convencionais na recuperação do minério de ferro de granulometria muito fina. A composição
química das amostras é constituída predominantemente por SiO2, Fe2O3 e Al2O3. Observou-se
que a concentração de SiO2 (e resíduos insolúveis) é complementar à de Fe, ao longo das faixas
granulométricas. As três amostras apresentaram elevado teor de Fe, chegando a ser de 52,1 a
56,9% em massa, entre 4 e 6µm, o que sugere que os rejeitos possuem alto potencial de
aplicação.
As análises mineralógicas mostraram que o ferro presente na amostra da flotação provém
essencialmente do mineral hematita. O ferro presente na amostra da separação magnética
provém da hematita e goethita. O ferro contido na amostra do underflow é proveniente dos
minerais de goethita (em maior parte), hematita e martita. O SiO2 presente nas três amostras
constitui-se predominantemente do mineral quartzo.
Com base nos resultados, conclui-se que os rejeitos possuem alto potencial de
reaproveitamento, sendo recomendável o reprocessamento anterior, para maior recuperação do
ferro. Em função das características requisitadas, os rejeitos da flotação podem ser destinados
à fabricação de argamassas, pavimentos rodoviários e enchimento de aterros, madeira plástica
e compósitos para reforço estrutural. Os rejeitos da separação magnética são indicados para a
produção de argamassas, infraestrutura rodoviária e compósitos para reforço estrutural. Os
rejeitos do underflow do espessador podem ser empregados na fabricação de argamassas,
cerâmica vermelha e compósitos para reforço estrutural.
76
A reciclagem e o reaproveitamento do rejeito de minério de ferro, além de maximizarem
as recuperações em massa das operações de mineração, também promovem a redução dos
impactos gerados pelo descarte de resíduos na natureza.
77
7. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Considerando-se o alto teor de ferro contido nas diferentes amostras do rejeito, como
observado neste trabalho, é possível inferir que o conjunto de técnicas de concentração
utilizadas nas plantas de beneficiamento de minério de ferro não apresentam eficiência
satisfatória na recuperação de ultrafinos. As limitações técnicas que dificultam o trabalho com
esta faixa granulométrica persistem por ainda hoje não haver nenhuma tecnologia que viabilize
a concentração de partículas com esta dimensão.
Como sugestão para trabalhos futuros, propõe-se o desenvolvimento de novas
tecnologias a serem aplicadas ao processo de beneficiamento que possam garantir a recuperação
máxima de ferro possível, inclusive em faixas com granulometrias menores, para que este
conteúdo possa retornar ao processo como pellet-feed, reduzindo assim o teor de ferro
descartado junto ao rejeito. Propõe-se também, que seja estudada uma maneira de retirar o ferro
restante no rejeito para que este passe a conter apenas sílica e outros componentes em menor
proporção.
Uma vez viabilizada a retirada do ferro presente no rejeito, este poderá ser destinado a
reaproveitamento em outros setores, principalmente na indústria civil, e desta forma se tornando
um subproduto a ser comercializado pelas mineradoras. A rota de reaproveitamento dos rejeitos
está ilustrada na Figura 7.1. O quadro 7.1 sugere um modelo de reaproveitamento dos rejeitos,
listando uma série de possíveis aplicações industriais de acordo com diferentes características
Separação
Processo de Beneficiamento
rejeito rico em ferro
Figura 7.1: Fluxograma de processamento e reaproveitamento de rejeitos
produtos sustentáveis para indústria civil
78
requeridas e é fundamentado em pesquisas de diversos programas de pós-graduação do país,
nas quais se fazem o uso do produto com algum aditivo ou submetido a processamento.
Os três tipos de rejeito são indicados na produção de agregados de argamassa, de acordo
com Fontes (2013) em “Utilização do rejeito de barragem de minério de ferro como agregado
reciclado para argamassas de revestimento e assentamento”, para infraestrutura rodoviária,
indicada por Bastos (2013) em “Utilização de rejeito de barragem de minério de ferro como
matéria prima para infraestrutura rodoviária” e para a produção de um compósito para reforço
estrutural, de acordo com Coelho (2008), em “Estudo do Comportamento Mecânico de Rejeitos
de Minério de Ferro Reforçados com Fibras Sintéticas”.
O rejeito do underflow do espessador de lama é o mais indicado na produção de
cerâmica vermelha, estudada por Nociti (2011) em “Aproveitamento de Rejeitos Oriundos da
Extração de Minério de Ferro na Fabricação de Cerâmicas Vermelhas” e para argamassa, de
acordo com Bertocini e Aristimunho (2010) em “Avaliação da Aplicação de Minério de Ferro
na Forma de pó em Argamassa”.
O rejeito da flotação é o mais indicado na produção de madeira plástica, conforme
mostrado por Souza (2013) em “Utilização de Resíduo de Mineração para Obtenção de Madeira
Plástica”. Para a produção de pavimento rodoviário e enchimento de aterros, recomenda-se a
utilização do rejeito da flotação e/ou separação magnética, baseado em “Caracterização de
misturas de rejeitos de minério de ferro melhoradas com adição de cimento com vistas à
aplicação em estradas e aterros”, Oliveira (2013).
Quadro 7.1: Rotas de reaproveitamento de rejeito de minério de ferro
Rotas de Reaproveitamento
Aplicação Característica de
Interesse
Tratamento
necessário
Rejeito mais indicado
Flotação Sep.
Magnética Underflow
Agregado de
argamassas
(Fontes, 2013)
Baixa
granulometria
Adição de
aglutinantes X X X
Pavimento
rodoviário e
enchimento de
aterros
(Oliveira, 2013)
Não informada Adição de cimento X X
Cerâmica
vermelha
(Nociti, 2011)
Composição
Secagem, moagem
e adição de
agregados
X
79
Argamassa
(Bertocini e
Aristimunho, 2010)
Não informada
Adição à
argamassa ou
substituição de
areia
X
Madeira plástica
(Souza, 2013)
Porcentagem de
sílica superior a
84%
Adição de
polímeros
reciclados
X
Infraestrutura
rodoviária
(Bastos, 2013)
Não informado
Estabilização
química ou
granulométrica
X X X
Compósito para
reforço estrutural
(Coelho, 2008)
Baixa
granulometria
Adição de fibras
sintéticas X X X
80
8. REFERÊNCIAS
AGENCIASN. Minas Gerais concentra metade das barragens de rejeitos de mineração no
Brasil, inclusive na área nuclear. Agência Social de Notícias. Centros Urbanos, nov. 2015.
Disponível em: <http://agenciasn.com.br/arquivos/4991>. Acesso em: 10 jun. 2016.
ARAÚJO, C. B. “Contribuição ao Estudo do Comportamento de Barragens de Rejeito de
Mineração de Ferro”. Dissertação de Mestrado. Departamento de enegnharia Civil,
Universidade Federal do Rio de Janeiro COPPE/UFRJ. Rio de Janeiro, 2006.
BASTOS, L. A. C.; Dissertação: “Utilização de rejeito de barragem de minério de ferro
como matéria prima para infraestrutura rodoviária”. Mestrado em Geotecnia – Escola de
Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2013.
BERTOCINI, S. R.; ARISTIMUNHO, P. B.; Resumo: “Avaliação da Aplicação de Minério
de Ferro na Forma de pó em Argamassa”. 62ª Reunião Anual da SBPC. Natal, 2010.
Disponível em: <http://www.sbpcnet.org.br/livro/62ra/resumos/resumos/121.htm>. Acesso
em: 15 ago. 2016.
BNDES. Biblioteca digital do BNDES - setorial 39 - insumos básicos. Disponível em:
<http://www.bndes.gov.br/sitebndes/export/sites/default/bndes_pt/galerias/arquivos/conhecim
ento/bnset/set3906.pdf>. Acesso em: 10 ago. 2016.
BRAGA, P. F. A, COUTO, H. J .B.; Ensaios de Classificação Granulométrica por meio de
Cicloclassificador. Comunicação Técnica elaborada para o Livro Tratamento de Minérios:
Práticas Laboratoriais, Parte II – Classificação, Cap.4 – CETEM / Ministério da Ciência e
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85
GLOSSÁRIO
Acicular – Em forma de agulha, delgado e/ou pontiagudo.
Alteamento – Ação ou efeito de altear, levantar. Elevação de uma parede.
Brilho submetálico - Brilho característico de espécies minerais que não refletem totalmente a
luz incidente. Índice de refração entre 2,6 e 3.
Botrioidal - Hábito cristalino. Em mineralogia, é a aparência típica de um cristal em termos de
tamanho e forma. Em forma de cacho de uva, massas hemisféricas.
Célula unitária – É a unidade estrutural básica de uma estrutura cristalina. Em geral, é definida
em termos das posições atômicas (ou iônicas) dentro do volume de um paralelepípedo.
Cyclosizer – Cicloclassificador composto por um conjunto de cinco hidrociclones invertidos
sequenciais, com vazão de água constante, utilizado na determinação da distribuição
granulométrica de amostras.
Difração – É um fenômeno que ocorre com as ondas quando elas passam por um orifício ou
contornam um objeto cuja dimensão é da mesma ordem de grandeza que o seu comprimento de
onda.
Difratograma – Gráfico (intensidade do feixe difratado versus o ângulo de difração) plotado
automaticamente por um registrador a partir da análise de uma amostra por um difratômetro de
raios X.
Espaçamento interplanar – Distância entre planos adjacentes em uma rede cristalina.
Espinélio - Constitui um grupo de minerais que cristalizam no sistema cúbico, com hábito
octaédrico. A sua fórmula geral é (X)(Y)2O4, onde X representa cátions que ocupam posições
tetraédricas e Y cátions que ocupam posições octaédricas.
Fase – É uma porção homogênea de um sistema que possui características físicas e químicas
uniformes.
Fotomicrografia – É a fotografia feita com um microscópio que registra uma imagem da
microestrutura.
Grão – É um cristal individual em uma cerâmica ou metal policristalino.
Índices de Miller – É um conjunto de três números inteiros (quatro números no caso das
estruturas hexagonais) que definem os planos cristalográficos e que são determinados a partir
das interseções dos planos com os eixos.
Jusante – É todo ponto referencial ou seção de rio compreendido entre o observador e a foz de
um curso d’água, ou seja, rio-abaixo em relação a este observador.
86
Lei de Bragg – É uma relação que estipula a condição para a difração por um conjunto de
planos cristalográficos.
Liga – Uma substância metálica composta por dois ou mais elementos.
Metalurgia do pó – É uma técnica de fabricação de peças metálicas com formas complexas e
precisas que emprega a compactação de pós metálicos, seguida por um tratamento térmico de
aumento de massa específica.
MEV-AMI - Microscopia Eletrônica de Varredura com Análise Mineralógica Integrada.
Microestrutura – As características estruturais de uma liga (p. ex. as estruturas dos grãos e das
fases) que estão sujeitas à observação sob um microscópio.
Octaedro – Hábito cristalino. Oito faces (duas pirâmides unidas pelas bases).
Ortorrômbico – Sistema cristalino caracterizado por três eixos cristalográficos mutuamente
perpendiculares, mas cada um com um comprimento. Possui três eixos binários de rotação ou
um eixo de rotação binário e dois planos de imagem reflexa. Permite 59 grupos espaciais.
Produz estruturas de grande complexidade tendo como característica comum a todos os cristais
deste sistema e apresentarem, ao menos, um eixo binário de simetria. Compreende 28,6 % das
espécies minerais conhecidas, sendo exemplos topázio, crisoberilo e zoisita.
Overflow - Processo de ciclonagem utilizado para separar sólidos finos que são lançados nas
praias ou bacias de decantação.
Pellet-feed – É um tipo de minério concentrado, depois de filtrado, que atinge uma unidade de
aproximadamente 10% e pode também ser comercializado para uso em pelotização ou em
sinterização.
SCHORL- (Complex Sodium Iron Boro-Aluminum Silicate)
Sinter-feed – Material passante na malha de 6,3mm durante a etapa de peneiramento de pelotas
queimadas. Finos utilizados como matéria-prima no processo de sinterização.
Sismo – Movimento de vibração brusca e passageira da superfície da Terra.
Talude – É o plano inclinado que limita um aterro. Ele liga a plataforma continental à região
abissal e tem como função garantir a estabilidade do aterro. A sua geometria por natureza em
aterros é de 1/1, ou seja, 45 graus não sendo aconselhada uma inclinação superior, pois não
garante a sua estabilidade. Em escavações também é normal que sejam de 45 graus, mas em
zonas rochosas esse valor pode ser superior, pois a estabilidade do mesmo não está em causa.
Tenacidade – É uma medida da quantidade de energia que é absorvida por um material quando
sofre fratura. A tenacidade é indicada pela área total sob a curva tensão-deformação do material.
Underflow - Processo de ciclonagem utilizado na separação entre sólidos grossos para o
alteamento de barragens.
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ANEXOS
ANEXO 1 - Instrução de trabalho: análise química para determinação do teor de ferro em
minério de ferro
88
89
ANEXO 2 - Instrução de trabalho: análise química para determinação do teor de sílica em
minério de ferro
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