AULA 1 - DEPÓSITOS MINERAIS - INTRODUÇÃO

7/29/2019 AULA 1 - DEPSITOS MINERAIS - INTRODUO

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Profa. Isabel [email protected]

MINERALOGIA APLICADA AOS MATERIAIS

Guaratinguet - SP2009

DEPSITOS MINERAIS

DEPSITOS MINERAIS

Referncias bibliogrficasBittencourt, J.S.; Moreschi, J.B. Recursos Minerais. In: Teixeira, W.; Toledo, M. C.

M.; Fairchild, T. R.; Taioli, F. (Orgs.). Decifrando a Terra. So Paulo: Oficina deTextos, 2000. Cap. 21, p.445-470.

Xavier, R.P. (trad.). Os recursos fsicos da Terra (S238) - Bloco 3. Parte 1. Depsitosminerais 1: origem e distribuio. Traduo de Brown, G. et al. The Earthsphysical resources - Block 3. Part 1 - Ore deposits 1: Origin and distribution,Campinas, SP: Ed. Unicamp, 1997


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Introduo

Sem os recursos minerais, a humanidade no teria como subsidiar seucrescente desenvolvimento tecnolgico. A aplicao de tcnicasmodernas, por vezes, altamente refinadas, permitiu-lhe descobrir, obter etransformar bens minerais em bens manufaturados que tornaram a vidamais confortvel.

Volumes gigantescos de bens minerais so rapidamente extrados deseus depsitos, o que pode levar escassez ou mesmo exausto dosmesmos.

Recursos Minerais e a Civilizao


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Os minerais em nosso dia-a-dia

Cermica: Caulim, feldspato, calcrio,nefelina sienito, pirofilita, slica/quartzo,carbonatos e sulfatos de sdio, talco,wolastonita (clcrio + slica).


Esmalte para cermica: halita


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Quartzo, cobre, tungstnio (volframita e a scheelita),mercrio (cinbrio)


Lmpada


Granito, calcrio, quartzo, ao

Cozinha


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Cimento:Ingrediente bsico: CalcrioAditivos: bauxita (xidos e hidrxidosde Al), argila, gesso, xido de ferro,pedra pomes, areia quartzosa,vermiculita, amianto (asbesto/crisotila)e micas.

Fibrocimento: so constitudaspor cimento e fibras de amianto

Caixa dgua


A pasta de dente feita de fluorita,barita, calcita, dolomita.E o recipiente da pasta feito deprodutos de petrleo.

Pasta de dente


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A demanda de bens minerais por geraes futuras pauta de estudosdos governos, pois as acumulaes econmicas de substnciasminerais teis constituem pores muito restritas da crosta terrestre.Alm disso, para a formao de qualquer bem mineral necessrio umperodo de tempo muito grande.

A extrao adequada dos recursos minerais uma atitude necessriapara garantir o suprimento de insumos minerais imprescindveis aodesenvolvimento sustentvel.

Nessa perspectiva, muitos metais so obtidos por tcnicas de

reciclagem, a partir de bens manufaturados sucateados, assim comooutros, menos abundantes so substitudos por metais mais abundantes.

Introduo

Tpicos abordados

Sero abordados, de forma ampla, vrios conceitos bsicos relativos aosdiferentes tipos de depsitos minerais:

1.Do ponto de vista geolgico: conceitos bsicos, como so gerados epor que se formam os depsitos, diferenciando-os das rochas que osenvolvem, caracterizados por um ou mais minerais teis;

2.Do ponto de vista econmico: a importncia como fonte comercial deminerais e materiais rochosos necessrios fabricao de uma srie deprodutos industriais, noes de extrao e aplicaes;

3.Recursos naturais finitos: linhas gerais e aes necessrias procura,descoberta e reposio de novos recursos minerais.

4.Panorama sobre a situao mineral brasileira: enfoque de aspectosde reserva, produo e comrcio de suprimentos minerais.


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um slido, homogneo, natural, com uma composio qumica definida (masgeralmente no fixa) e um arranjo atmico altamente ordenado. geralmenteformado por processos inorgnicos (Klein & Hurlbut, 1999) e so constituintesdas rochas .

FeldspatoQuartzo

Mineral

Conceitos

Seixos de gemas pol idos por abraso emtambor cilndrico. O seixo maior tem 40 mmde comprimento:1- turquesa,2 - hematita,3 - crisocola,4 - olhode tigre,

5 - quartzo,6 - turmalina,7 - cornalina,8 - pirita,9 - sugilita,10 - malaquita,11 quartzo rosa,12 obsidiana,13 - rubi,14 gata muscnea,15 - jaspe,16 - ametista,17 gata azul,18 lpis-lazli.

Gema: mineral ou rocha que por seus atributos de beleza, durabilidade, raridade, utilizada como adorno ou ornamento, ou lapidada e utilizada como jia. Asgemas se destacam devido a beleza das suas cores e as suas propriedadespticas especiais.

Conceitos


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Uma rocha ou mineral do qual podem ser obtidas uma ou maissubstncias teis, de valor econmico.

Mineral de minrio ou Minrio

Conceitos

um erro conceitual pensar que minrio seja, de alguma forma,fisicamente diferente de todas as outras rochas que constituem a crostaterrestre. Devemos ento enfatizar o fato de que minrio definidoem bases econmicas e no com base na geologia, mineralogia ougeoqumica.

Bauxita (rocha)Galena

Hematita Magnetita

Kimberlito

Calcopirita

Rochas calcrias

Ferro Cobre

Chumbo Alumnio

DiamanteCalcrio

Exemplos de minerais de minrio


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Minerais de minrio e ganga

Conceitos

Existem dois tipos fundamentais de material em um depsito mineral:minerais de minrio: que contm as substncias desejadas explorao (valoreconmico e;minerais de ganga: que compreende o material sem valor econmico.

GranitosEstanferos

Minerais de Ganga: feldspato, quartzo, mica.

Mineral de Minrio: Cassiterita (SnO2)

Minrios podem fornecer uma nica substncia til (minrios simples) ouvrias (minrios complexos). Grande parte dos minerais de minrio socombinaes de metais com enxofre, oxignio e outros no-metais. Entretanto,alguns metais, como o ouro e a platina, podem ocorrer na forma elementar, ouseja, do elemento nativo, sendo denominados metais nativos.

Minrio de Estanho

Minerais de minrio e ganga

Obs: estes conceitos no so absolutos, uma vez que um mesmo mineral podepassar de uma para outra categoria, conforme o depsito mineral considerado oupertencer a ambas as categorias em um mesmo minrio. Assim, tanto o feldspato,como quartzo e mica, podem constituir minerais de minrio em muitos pegmatitos.

Importante


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Minerais e rochas industriais: mineral ou rocha que, devido assuas qualidades fsicas e qumicas particulares so consumidospraticamente sem alterao de suas propriedades originais, por teremaplicao direta pela indstria. No Brasil a maior demanda do setor deconstruo civil. Outros ex: fertilizantes fosfatados (apatita, fosforita), etc.

Conceitos

Recursos e reservas minerais

Conceitos

Recursos minerais: so substncias naturais inorgnicas depositadasna crosta em quantidade, teor ou, ainda, em qualidade que, uma vezpesquisados, exibam parmetros que indiquem um potencial de aproveitamentoeconmico. uma mineralizao estimada por pesquisa. Condicionantesgeolgicos e de viabilidade tcnica, econmica e ambiental podem tornar o todo,

ou uma parcela do recurso mineral, uma Reserva Mineral.

Reserva mineral: a parte do recurso mineral para a qual a pesquisademonstra viabilidade tcnica e econmica para a extrao. Essa demonstraoinclui consideraes sobre elementos modificadores, tais como, fatores de lavrae beneficiamento, de economia e mercado, legais, ambientais e sociais,

justificando-se a avaliao, envolvendo anlise de lucratividade, em um dadotempo.


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A reserva mineral, como parte do recurso mineral apresenta 3 classes: inferida,indicada e medida, que refletem, nessa ordem, o nvel crescente de pesquisa econhecimento geolgico e tcnico-econmico do depsito.

Conceitos

Fonte: US Geological Survey Bull. 1450 A, 1976.

Inferida: a parte do Recurso Mineral para a qual a tonelagem ou volume, o teore/ou qualidades so estimados com base em amostragem limitada e, portanto,com baixo nvel de confiabilidade. A inferncia feita a partir de informaessuficientes (geolgicas ou geoqumicas ou geofsicas, utilizadas em conjunto ouseparadamente), admitindo-se, sem comprovao, que haja continuidade epersistncia de teor e/ou qualidades, de modo que se pode sugerir que o depsitotem potencial econmico.

Indicada: a parte do Recurso Mineral para a qual a tonelagem ou volume, o teore/ou qualidades, contedo mineral, morfologia, continuidade e parmetros fsicosesto estabelecidos, de modo que as estimativas realizadas so confiveis.Envolve pesquisa com amostragem direta em estaes (afloramentos, trincheiras,poos, galerias e furos de sonda), adequadamente espaadas.

Medida: a parte do Recurso Mineral para a qual a tonelagem ou volume, o teore/ou qualidades, contedo mineral, morfologia, continuidade e parmetros fsicosesto estabelecidos com elevado nvel de confiabilidade. As estimativas sosuportadas por amostragem direta em retculo denso (afloramentos, trincheiras,poos, galerias e furos de sonda), de modo que se comprove a permanncia daspropriedades.

Reserva Mineral

Conceitos


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Volume rochoso no qual substncias minerais esto concentradas de modoanmalo quando comparadas com sua distribuio mdia na crosta terrestre e, emquantidade suficiente para indicar um potencial econmico. Quanto maior o teordestas substncias, mais valioso ser o depsito, pois somente a partir de um valormnimo de teor que os depsitos podem ser explorados com lucro (Bittencout eMoreschi, 2008).

Depsito mineral

Conceitos

~ Jazida mineral: corpo mineral de onde se extrai substncias teis deforma economicamente vivel (Bittencout e Moreschi, 2008).

As substncias minerais, salvo raras excees, esto presentes em seusdepsitos em concentraes (teores) superiores aos teores mdios com queparticipam na composio qumica da crosta terrestre, ou seja, acima do seuclarke.

A razo entre a concentrao (teor) mdia de uma substncia num minrio e seuclarke o chamado fator de concentrao (f.c.).

f.c. = teor mdio da substncia no minrio/clarke

Exemplos de teores:Alumnio clarke (8,2%) e no depsito (22%)

Chumbo clarke (0,0014%) e no depsito (3,5%)Estanho clarke (0,00023%) e no depsito (0,4%)Ouro clarke (0,004 ppm) e no depsito (6 ppm)

O que torna a explorao economicamente vivel?

Clarke


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Teores mdios (clarke) de alguns metais na crosta terrestree em seus depsitos minerais. 1 ppm = 0,0001%

Fonte: P Laznicka, 1985.

Comparao entre fatores de concentrao

O que torna a explorao economicamente vivel?

f.c. = teor mdio no minrio/clarkefcAl = 22/8,2 ~ 3fcFe = 40/5,6 ~ 8 (7,1)fcF = 12/0,0625 ~ 200 (192)fcAu = 6/0,004 ~ 1.500fcSn = 0,4/0,00023 ~ 2000 (1.739)fcPb = 3,5/0,0014 ~ 2500

Obs: os processos geradores de depsitosde ouro, estanho e chumbo devero sermais eficientes que os de alumnio ou ferropara concentrar, num dado local da crostaterrestre, quantidades economicamenteviveis destes elementos.


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Como so formados os depsitos minerais?

O depsito mineral, embora seja um corpo rochoso diferenciado, devido asua inusitada composio qumica e mineral, tem sua origem relacionadaaos processos geolgicos comuns, como: sedimentao, intemperismo,metamorfismo, vulcanismo, plutonismo, etc.

Durante o desenvolvimento destes processos geolgicos podem ocorrermecanismos ou condies especiais que conduzem concentrao desubstncias teis, denominados processos de mineralizao. Assim, osdepsitos minerais podem ser classificados conforme a dominncia de umdesses processos em:

depsitos sedimentares;

depsitos intempricos;

depsitos metamrficos,

depsitos hidrotermais, etc.


gua (superficial ouprofunda) acionada porenergia trmica ou pela

fora gravitacional

1. Rocha pr-existente;2. Sistema geolgico complexo(magma);3. Pores + profundas da crosta(manto superior);4. guas retidas dentro deseqncia sedimentar ou vulcano-sedimentar.

Varivel em escala e natureza: solo,sistemas de fraturas, plataformacontinental

Ambiente de deposio

Elementos essenciais

Fixao da substncia til em pororestrita do ambiente deposio


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Formao na Superfcie da Crosta - Dinmica externa1. Suprgenos: intemperismo2. Sedimentares: sedimentao

Formao no interior da Crosta - Dinmica interna1. Magmticos: Cristalizao de magmas2. Hidrotermais: Solues aquosas aquecidas3. Vulcano-Sedimentares: Atividades vulcnicas de fundo ocenico4. Metamrficos: Metamorfismo (P e T)

Exemplos:Ferro, mangans, rochas carbonticas, ouro, fosfato, cassiterita, bauxita,nquel, urnio, caulim e areia.

Formao na Superfcie da Crosta - Dinmica externa



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Exemplos:Metais raros, fluorita, mica, quartzo, feldspato, sulfetos, pirita, zinco,cobre, chumbo, prata, mercrio e arsnio.

Formao no interior da Crosta - Dinmica internaComo so formados os depsitos minerais?

Prospeco Mineral- Pesquisa bibliogrfica- Reconhecimento de campo- Fotografias areas e imagens de satlites- Mapas geolgicos- Sondagens- Levantamento geofsico

Estudo de viabilidade econmica- Questes legais- Meio ambiente- Anlise de mercado- Avaliao de riscos

Como encontrar e caracterizar um depsito mineral?

A identificao de um depsito mineral se inicia com o exame do indcio mineral ouocorrncia mineral (concentraes superficiais usuais de um ou mais minerais teisque so indicativos da localizao de um depsito mineral).


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Lavra: conjunto de operaes realizadas visando retirada dominrio a partir do depsito mineral.

Mina: o depsito mineral em lavra, sendo exploradoeconomicamente. Esta designao continua sendo aplicada mesmoque a extrao tenha sido temporariamente suspensa.

Extrao de minrios

Minerao x Garimpo

Minerao: Lavra feita com estudos prvios e realizada commecanizao e em larga escala.

Garimpo: lavra realizada por meio de atividades manuais e semqualquer estudo prvio do depsito.

Extrao de minrios

Minerao


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Extrao de minrios

Minerao

Garimpo: apesar do uso de mtodos rudimentares, os garimpos podemresponder por uma parcela significativa da produo de certos bensminerais, como esmeralda, topzio, minerais litinferos (Li), diamante, ouroe cassiterita.

Extrao de minrios

Processo mecnico para concentrao de mineraispesados por meio de uma batia.


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Extrao de minrios

GarimpoO minrio extrado do depsito lavado com gua no sluice (umtipo de calha usada pelosgarimpeiros, tambm conhecidacomo cobra fumando), obtendo-se um concentrado da substnciatil (ouro, cassiterita, diamante)que fica retida nas ripastransversais ao comprimento dacalha. Foto: J.S. Bittencourt.

Extrao de minrios

Garimpo

Garimpagem do ouro em Serra Pelada (Carajs - PA), na dcada de 1980.


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As minas podem ser dos tipos:

1. Mina a cu aberto

Extrao de minrios

2. Mina subterrnea (lavra em subsolo)

Extrao de minrios

As minas podem ser dos tipos:


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Minrio bruto: tal como ocorre na natureza, porm desmontado, deslocadopor uma operao qualquer de lavra. Na maioria das vezes, no se encontrasuficientemente puro ou adequado para que seja submetido aos processosmetalrgicos ou para sua utilizao industrial.

Tratamento/beneficiamento: aps a lavra os minrios so submetidos aum conjunto de processos industriais, que separa o mineral de minrio da ganga.

Extrao e beneficiamento de minrios

2. Minrios de ouro, metais bsicos, urnio, platina, fosfato, grafita etantalita: baixos teores e composio mineral particular, exigem mtodos

de tratamento mais sofisticados, s vezes de alto custo, tais comoqumicos e eltricos, para preparar a substncia til para a utilizaoindustrial.

Beneficiamento de minrios

Exemplos:1. Minrio de ferro de alto teor: pode ser tratado por lavagem, seguidapor classificao granulomtrica, produzindo, como concentrados, seusdiferentes tipos comerciais.


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Classificao utilitria dos minerais de minrio

MetlicosOs metais ferrosos distinguem-se dos no-ferrosos por sua utilizao essencialna indstria do ao e na fabricao das demais ferroligas.

Os metais no-ferrosos no pertencem ao grupo do ferro, mas apresentam altademanda e propriedades igualmente importantes: cobre, zinco e chumbo, s vezes

denominados de metais bases, juntamente com estanho e alumnio.

Para sua utilizao, normalmente necessita ser trabalhado, transformado, na formade metais ou ligas metlicas.

Classificao utilitria, fundamentada em suas aplicaes:

Classificao dos Minerais de minrio


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No-metlicos: Como cloreto de sdio, enxofre, fosfatos, nitratos, areia, argila,amianto, gua, etc.

Podem ser utilizados sem maiores alteraes de suas caractersticasoriginais, p.e. o amianto, utilizado na fabricao de artefatos de fibrocimento outalco, constituinte de massa cermica.

Outros precisam tambm ser transformados qumica ou fisicamente para autilizao comercial. Ex: fluorita e enxofre, pois na forma de cido fluordrico ecido sulfrico que estes 2 minerais tm suas maiores aplicaes industriais.

Alguns minerais so colocados em mais de uma classe em funo de terem maisde uma utilizao. Ex. cromita metalrgica e cromita refratria ou diamanteindustrial (fabricao de ferramentas de corte) e diamante como pedra preciosa.

Classificao dos Minerais de minrio

Classificao utilitria, fundamentada em suas aplicaes:

Ano:1998 -

Consumo anual de minerais metlicose no-metlicos/habitante

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Ligas metlicas

Como os metais puros atendem a apenas algumas das necessidades dasociedade tecnolgica atual, a maior parte das pesquisas tm sido realizadasem solues slidas de metais (e no-metais), mais conhecidas como ligas.

As ligas podem ser formadas por uma mistura preestabelecida, como a doduralumnio (Mg e Al), ou por processos que permitam certos elementospermanecerem em um metal depois da fuso e refino, como o ao carbono (Fe

e C).

Resultados:O duralumnio apresenta resistncia tenso 6 vezes maior que a do alumnioe 3 vezes maior que a do magnsio; o ao carbono utilizado nas cordas dopiano tem uma resistncia 12 vezes maior que a do ferro puro.

A resistncia corroso de um metal uma propriedade que pode sermelhorada por meio de revestimento. Exemplos bem conhecidos incluem orevestimento do ao por placas de estanho e por zinco (galvanizao).

Consumo de metais

Princpio da substituio

A escolha de um metal para um uso particular depender no apenas desuas propriedades, mas o preo tambm deve ser levado em considerao.

Exemplo: uso de ferro em motor de automvel - o titnio seria mais leve,mais resistente e menos sujeito corroso, mas tambm seria em torno de40 vezes mais caro que o Fe. A substituio de um metal por outrodepender da diferena do preo dos dois metais e da eficincia com a qualo metal substituinte realizar as funes exigidas: no exemplo acima asubstituio claramente vivel.

Observao: O ferro um elemento que combina alta abundncia comextrao barata e propriedades metlicas teis. O alumnio maisabundante que o ferro na crosta terrestre e possui propriedades igualmenteteis. No entanto, a extrao em seus depsitos muito mais difcil e decusto elevado. A produo anual de Fe cerca de 10 vezes a doalumnio.

Consumo de metais


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Grupo Metais tpicosMetais ferrosos ouferro-ligas

Ferro, mangans, nquel, crmio, molibdnio,tungstnio, vandio, cobalto

Metais no ferrosos Cobre*, chumbo*, zinco*, estanho, alumnioMetais preciosos Ouro, prata, grupo da platinaMetais radioativos Urnio, trioMetais menores Antimnio, arsnio, berlio, bismuto, cdmio, mercrio,

nibio, selnio, tntalo, telrio, titnio, zircnio

Metais utilizados nas indstrias

* Tambm conhecidos como metais bases

Consumo de metais

Metais ferrososCromo: usado em ao inoxidvelMolibdnio, mangans e tungstnio: aumentam a dureza do metalCobalto: aumenta a propriedade magntica e a resistncia aocalorNquel: melhora a resistncia mecnica e a propriedadeanticorrosivaVandio: aumenta a resistncia mecnica do metal

Consumo de metais


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Ouro Metal nativoPrata Argentita: Ag2S; e como componente trao na galena e ouro nativoPlatina Metal nativo

Metais Preciosos: caracterizados pelo alto preo

Urnio Uraninita (pitchblenda): U3O8Trio Torianita: ThSiO4

Metais Radioativos: importantes em razo das propriedadesradioativas, justificando a colocao em categoria separada.

Consumo de metais

todos os metais que possuem baixa disponibilidade.

Antimnio Estibinita: Sb2S3Arsnio Arsenopirita: FeAsS; realgar: AsSBerlio Berilo: Be3Al2 (SiO3)6

Bismuto Bismutita: Bi2S3Cdmio Substitui o Zn na EsfaleritaCrio Monazita: CePO4Mercrio Cinbrio: HgSNibio Columbita: FeNb2O6Tntalo Tantalita: FeTa2O6Titnio Ilmenita: FeTiO3; rutilo: TiO2Zircnio Zirco: ZrSiO4

Metais menores

Consumo de metais


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Vrios destes, que anteriormente tinham usos metalrgicos limitados,passam a ganhar importncia como os metais da nova tecnologia,como:

Ligas de nibio: propriedades de superconduo a ToC muito baixas,Zircnio: indispensvel em reatores nucleares pela resistncia corroso e alta ToC de fusoTitnio: com baixo peso especfico e resistncia mecnica a altas ToC,o que o torna til em avies e veculos espaciais.

A slica, o clcio, o sdio e o potssio tm uma enorme importnciacomo recursos, mas sob a forma de compostos e no como metais.

Metais menores

Consumo de metais

1. metal nativo (Cu),2. xido (cuprita: Cu2O),

3. sulfetos (calcopirita: CuFeS2; bornita: Cu5FeS4; covelita: CuS e calcocita:Cu2S),4. carbonatos (malaquita Cu2CO3(OH)2 e azurita: Cu3(CO3)2(OH)2);5. Silicato (crisocola silicato de Cu).6. sais. Particularmente, em reas desrticas, tais como o deserto deAtacama no Chile, o cobre tambm forma sais, como a atacamita(CuCl2(OH)6), que se dissolveria em climas mais midos.

Um metal pode ser extrado demuitos minerais de minrio

Ex. O cobre pode ocorrer como:


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Formam-se por meio de uma variedade de processos relacionados ao ciclodas rochas e podem ocorrer associados a rochas gneas, metamrficas esedimentares.

Minerais de minrio primrios: associados ao perodo original de formaodo depsito mineral

Minerais de minrio secundrios: quando expostos superfcie da crostaterrestre, ou mesmo prximos a ela, os depsitos minerais tornam-sesujeitos ao intemperismo fsico e qumico como qualquer outra rocha enovos minerais de minrio podem ser precipitados, originando os mineraisde minrio secundrios

Minerais de Minrio

Seo geolgica: distribuio de minerais de minrio primrios e secundriosem um depsito mineral (a) antes e (b) depois do enriquecimento secundrio.(c) mudana resultante da distribuio do metal no depsito.

(c)

Minerais de minrio: primrios e secundrios

(a) (b)

Aps enriquecimento secundrioocorre aumento da concentrao

de Cu em profundidade(3%)

(1%)

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