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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

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




5.4. Difratometria de Raios X ............................................................................................... 62




5.5. Minerografia Quantitativa Volumétrica ........................................................................ 65




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 5.5: 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 5.17: Comparação entre os resultados obtidos por FRX e titulação............................54




Figura 5.21: Distribuição da porcentagem de ferro por faixa granulométrica........................56

X






Figura 5.27: Distribuição da porcentagem de ferro por faixa.................................................60





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


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


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





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






5.1.2.3. Rejeito do Underflow do Espessador



Figura 5.3: Distribuição da amostra por faixa granulométrica e respectiva massa retida


45





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



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


%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


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


%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


%SiO2


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



%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



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%

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80.00%

90.00%

100.00%

>29,63 29,63 18,61 13,7 6,17 4,02 <4,02

Co

nce

ntr

ação


%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


%SiO2


0.00%

10.00%

20.00%

30.00%

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70.00%

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90.00%

100.00%

>29,63 29,63 18,61 13,7 6,17 4,02 <4,02

Co

nce

ntr

ação



%SiO2

%Fe2O3

Figura 5.13: Comparação entre os teores de sílica e óxido de ferro presentes

na amostra

52


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%

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90.00%

100.00%

>32,13 32,13 20,18 14,35 6,69 4,36 <4,36

% SiO2


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


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%

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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


Co

nce

ntr

ação


54

0.00%

10.00%

20.00%

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80.00%

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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)


(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



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.


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


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



56

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10.00%

20.00%

30.00%

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60.00%

70.00%

>30,32 30,32 19,04 14,01 6,31 4,11 <4,11

%SiO2


Co

nce

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ação


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


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


Co

nce

ntr

ação


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


Co

nce

ntr

ação





58

0.00%

10.00%

20.00%

30.00%

40.00%

50.00%

60.00%

70.00%

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90.00%

100.00%

>30,32 30,32 19,04 14,01 6,31 4,11 <4,11


%Fe2O3 %Fe


Co

nce

ntr

ação


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


Co

nce

ntr

ação




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


Co

nce

ntr

ação



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


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


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


Co

nce

ntr

ação





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


Comparação entre os teores de SiO2 obtidos por FRX e titulação

%SiO2 %SiO2 + resíduos insolúveis


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


%Fe2O3 %Fe2


Co

nce

ntr

ação




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


Co

nce

ntr

ação


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.


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.


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



* 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.


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


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



* 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


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







Martita 0,75 3,9 0,66

Magnetita 0,00 4,3 0,00

Goethita 8,43 3,5 6,68


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


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







Martita 13,03 3,9 14,00

Magnetita 0,20 4,3 0,24

Goethita 56,01 3,5 54,00


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

Tecnologia, Rio de Janeiro, 2009.

BRASIL.GOV. Entenda o acidente de Mariana e suas consequências para o meio ambiente.

Portal Brasil, Meio Ambiente, dez. 2015. Disponível em: < http://www.brasil.gov.br/meio-

ambiente/2015/12/entenda-o-acidente-de-mariana-e-suas-consequencias-para-o-meio-

ambiente> Acesso em: 10 jun. 2016.

CALLISTER, Jr. W. D; Ciência e Engenharia de Materiais - Uma Introdução. 7. ed.

LTC,2008.

COELHO, E. F. F.; Dissertação: “Estudo do Comportamento Mecânico de Rejeitos de

Minério de Ferro Reforçados com Fibras Sintéticas”. Programa de Pós-Graduação em

Geotecnia, Escola de Minas. Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2008.

CTB. Importância relativa dos materiais. Disponível em:

<http://ctborracha.com/?page_id=442>. Acesso em: 05 ago. 2015.

D’AGOSTINO, L. F. Tese: Praias de Barragens de Rejeitos de Mineração: Características

e Análise da Sedimentação – Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. São Paulo,

2008.

DIQ/UFRJ. Química experimental eq (iqg-231). Disponível em:

<http://www.dqi.iq.ufrj.br/iqg128_a1_prep_sol_tit.pdf>. Acesso em: 09 ago. 2016

EINSTEIN, Albert. Frases célebres para monografias, dissertações e teses. Disponível em:

<http://www.posgraduando.com/pos-graduacao/frases-celebres-para-monografias-

dissertacoes-e-teses> Acesso em: 02 abr. 2013.

ELECTRON MICROSCOPY, Bragg's Law of Diffraction, Disponível em:

<http://www.microscopy.ethz.ch/bragg.htm> Acesso em: 28 mar. 2013.

http://www.posgraduando.com/pos-graduacao/frases-celebres-para-monografias-dissertacoes-e-teses

http://www.posgraduando.com/pos-graduacao/frases-celebres-para-monografias-dissertacoes-e-teses

http://www.microscopy.ethz.ch/bragg.htm

81

FEAM, Fundação Estadual do Meio Ambiente, Inventário Estadual de Barragens do Estado

de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2010.

FEAM, Fundação Estadual do Meio Ambiente, Inventário de Resíduos Sólidos da

Mineração, Ano Base 2011. Belo Horizonte, dez. 2012.

FONTES, W. C.; Dissertação: “Utilização do rejeito de barragem de minério de ferro como

agregado reciclado para argamassas de revestimento e assentamento”. 2013. Mestrado em

Engenharia Civil - Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2013.

G1-Portal de Notícias. Imagens mostram antes e depois de área das barragens em Mariana.

Minas Gerais, nov. 2015. Disponível em: <http://g1.globo.com/minas-

gerais/noticia/2015/11/imagens-mostram-antes-e-depois-de-area-das-barragens-em-

mariana.html>. Acesso em: 18 abr. 2015.

GEO902FERRO, GE902 - Geologia de Lavras e Tratamento de Minério – Tratamento e

beneficiamento. Disponível em <http://ge902ferro.wordpress.com/processos/tratamento-e-

beneficiamento/> Acesso em: 09 fev. 2013.

GOOGLE MAPS. Disponível em <http://maps.google.com.br/> Acesso em: 24 mar. 2013.

HAVERBRASIL - Disponível em:

<http://www.haverbrasil.com.br/telas/pt/haver_eml_200_digital_plus.php> Acesso em: 16 abr.

2015.

IBRAM. Informações e Análises da Economia Mineral Brasileira, 6ª Edição, Instituto

Brasileiro de Mineração, 2011.

IBRAM. Informações sobre a Economia Mineral do Estado de Minas Gerais, 2014.

Disponível em: < http://www.ibram.org.br/> Acesso em: 16 mar. 2015.

IBRAM. Informações e Análises da Economia Mineral Brasileira, 7ª Edição. Dezembro de

2012. Disponível em: <http://www.ibram.org.br/sites/1300/1382/00002806.pdf > Acesso em:

16 mar. 2015.

IPEA. Diagnóstico dos resíduos sólidos da atividade de mineração de substâncias não

energéticas, Relatório de Pesquisa. Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada, Brasília, DF

2012. Disponível em:

<http://www.ipea.gov.br/agencia/images/stories/PDFs/relatoriopesquisa/120814_relatorio_ati

vidade_mineracao.pdf > Acesso em: 05 jan. 2017.

JASMINE, C.; Mining.com – Disponível em: <http://www.mining.com/iron-ore-war-bhp-to-

be-cheapest-supplier-glencore-says-itll-hurt-africa-10501/> Acesso em: 16 mar. 2015.

JESUS, C. A. G de. Sumário Mineral, Departamento Nacional de Produção Mineral

DNPM/MG, República Federativa do Brasil. Ministério de Minas e Energia. Brasília, DF. 2012.

LANDSLIDE BLOG. Updated: A flow slide disaster in China. The Landslide Blog. set. 2008.

Disponível em: < http://www.landslideblog.org/2008/09/flow-slide-disaster-in-china.html>.

Acesso em: 07 jun. 2016.

LOPES, G. M.; “Flotação Direta de Minério de Ferro” Dissertação de mestrado -

Departamento de Engenharia de Minas da Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro

Preto. Ouro Preto, MG, 2009.

LOZANO, F. A. E – Dissertação: Seleção de Locais para Barragens de Rejeitos Usando o

Método de Nálise Hierárquica. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo,

2006.

http://ge902ferro.wordpress.com/processos/tratamento-e-beneficiamento/

http://ge902ferro.wordpress.com/processos/tratamento-e-beneficiamento/

http://maps.google.com.br/

http://www.haverbrasil.com.br/telas/pt/haver_eml_200_digital_plus.php

http://www.ibram.org.br/

http://www.ibram.org.br/sites/1300/1382/00002806.pdf

http://www.ipea.gov.br/agencia/images/stories/PDFs/relatoriopesquisa/120814_relatorio_atividade_mineracao.pdf

http://www.ipea.gov.br/agencia/images/stories/PDFs/relatoriopesquisa/120814_relatorio_atividade_mineracao.pdf

http://www.mining.com/iron-ore-war-bhp-to-be-cheapest-supplier-glencore-says-itll-hurt-africa-10501/


http://www.landslideblog.org/2008/09/flow-slide-disaster-in-china.html

82

MACHADO, W. G. F.; Dissertação: Monitoramento de barragens de contenção de rejeitos

da mineração - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2007.

MACHADO, AF; LUCENA, GN; CARNEIRO, JSS; NEGREIROS NETO, JV; SANTOS,

AC; SILVA, RR.NIKKEL, M; LIMA, SO. Aproveitamento de rejeito de mineração na

blendagem de calcário comercial para correção do solo. Amazon Soil -I Encontro de Ciência

do Solo da Amazônia Oriental, p. 17-27. 2014. Disponível em:

<http://www.gurupi.uft.edu.br/amazonsoil/pdf/03.pdf> Acesso em: 07 ago. 2016.

MENDES, M. B., Dissertação: Comportamento Geotécnico de uma Barragem de Rejeito

Alteada para Montante - Escola Politécnica da Universidade Federal de São Paulo, São Paulo,

2007.

METSO – Mineração e construção. Disponível em:

<http://www.metso.com/br/MetsoBrazil_home.nsf/WebWID/WTB-091019-

225769D2EB?OpenDocument> Acesso em: 22 mar. 2013.

MICROLAB/DEGEO. Mev. Disponível em:

<http://www.degeo.ufop.br/laboratorios/microlab/mev.htm >Acesso em: 15 abr. 2015.

MINERALES Y FOSSILES – Disponível em: <http://www.mineral-s.com/tienda/> Acesso

em: 25 mar. 2013.

MINING.COM– Disponível em: <http://www.mining.com/iron-ore-war-bhp-to-be-cheapest-

supplier-glencore-says-itll-hurt-africa-10501/> Acesso em: 16 mar. 2015.

MHAG MINERAÇÃO – Etapas do processamento e beneficiamento, 2010. Disponível em:

<http://www.mhag.com.br/etapas/index.html> Acesso em: 16 mar. 2015.

MORA, N. D., Apostila de Materiais Elétricos, Capítulo 5: Algumas Técnicas de

Caracterização de Materiais, Universidade Federal do Oeste do Paraná - Foz do Iguaçu, 2010.

MS SOLDAS E EQUIPAMENTOS S/A – Engenharia Equipamentos e Montagens Industriais.

Disponível em: <http://www.msoldas.com.br/index.htm>. Acesso em: 16 mar. 2013.

MUSEU "HEINZ EBERT". Banco de dados - itabirito. Disponível em:

<http://www.rc.unesp.br/museudpm/rochas/metamorficas/itabirito.html>. Acesso em: 07 ago.

2016.

NOCITI, D. M. Dissertação: “Aproveitamento de Rejeitos Oriundos da Extração de

Minério de Ferro na Fabricação de Cerâmicas Vermelhas”. Faculdade de Engenharia.

Universidade Estadual Paulista – UNESP. Guaratinguetá, 2011.

NOTÍCIAS DE PARAUAPEBAS. Minério de ferro: preço acumula queda de 3,25% na

semana. Disponível em: <http://noticiasdeparauapebas.com/minerio-de-ferro-preco-acumula-

queda-de-325-na-semana/>. Acesso em: 07 ago. 2016.

OLIVEIRA, J. Iluminador e Cenotécnico – O que é luz?. Disponível em:

<http://www.junioroliveiraluz.com/blog/> Acesso em: 28 mar. 2013.

OLIVEIRA, M. L. M. de; LUZ, José Aurélio Medeiros da; LACERDA, Carla Maria Mendes.

“Espessamento e Filtragem” Departamento de Engenharia de Minas. Ouro Preto:

Universidade Federal de Ouro Preto - Escola de Minas, 2004. Disponível em:

<https://cetm_engminas.catalao.ufg.br/up/596/o/apostila_ufop.pdf>. Acesso em: 29 ago. 2016.

OLIVEIRA, T. M de; Dissertação: “Caracterização de misturas de rejeitos de minério de

ferro melhoradas com adição de cimento com vistas à aplicação em estradas e aterros”.

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. Universidade Federal de Viçosa. Viçosa,

2013.

http://www.gurupi.uft.edu.br/amazonsoil/pdf/03.pdf

http://www.metso.com/br/MetsoBrazil_home.nsf/WebWID/WTB-091019-225769D2EB?OpenDocument

http://www.metso.com/br/MetsoBrazil_home.nsf/WebWID/WTB-091019-225769D2EB?OpenDocument

http://www.degeo.ufop.br/laboratorios/microlab/mev.htm

http://www.mineral-s.com/tienda/



http://www.mhag.com.br/etapas/index.html

http://www.msoldas.com.br/index.htm

http://www.junioroliveiraluz.com/blog/

https://cetm_engminas.catalao.ufg.br/up/596/o/apostila_ufop.pdf

83

PANORAMIO – Milton Brigolini Neme. Disponível em:

<http://www.panoramio.com/photo/27213069> Acesso em: 07 abr. 2015.

PARREIRA, P. S.; Metodologia de EDXRF e Aplicações com um Sistema Portátil –

LFNATEC -Publicação Técnica do Laboratório de Física Nuclear Aplicada. Volume10,

Número 01,1ª Edição, Universidade Estadual de Londrina, Paraná, 2006.

PASSOS, N. C. S. T.; Barragem de Rejeito: Avaliação dos Parâmetros Geotécnicos de

Rejeito de Minériod e Ferro Utilizando Ensaios de Campo-Um Estudo de Caso –

Universidade Federal do Paraná – Curitiba, 2009.

PEREIRA, A. R. P. Tese: Formação e transformação químico-mineralógica da Hematita

em um geodomínio do quadrilátero ferrífero, Minas Gerais – Universidade Federal de

Minas Gerais, Belo Horizonte, 2010.

PORMIN, Beneficiamento de Minérios – Ministério de Minas e Energia, Governo Federal.

Disponível em:

<http://www.pormin.gov.br/biblioteca/arquivo/beneficiamento_de_minerio.pdf> Acesso em:

09 fev. 2013.

RONCADOR,O. R. - UniCEUB – Museu de Geociências - Disponível em:

<http://www.uniceub.br/museugeo/mineral18.htm> Acesso em: 25 mar. 2013.

ROSIÈRE, C. A.; JR, F. C.. Itabiritos e minérios de ferro de alto teor do quadrilátero ferrífero

– Uma visão geral e discussão. Geonmos, [S.L.], v. 8, n. 2, p. 27-43, 2000. Disponível em:

<http://igc.ufmg.br/geonomos/pdfs/8_2_27_43_rosiere.pdf>.Acesso em: 07 ago. 2016.

SAMPAIO, J. A., PENNA, M. T. M. CVRD/Mina do Azul. In: SAMPAIO, J. A., LUZ, A. B.,

LINS, F. F. Usinas de Beneficiamento de Minérios do Brasil. 2001.p.93-102

SILVA, A. C. ; Concentração física de minerais. Curso de especialização em tratamento de

minérios, UFG, Catalão, 2012. Disponível em:

<https://cetm_engminas.catalao.ufg.br/up/596/o/cfm_05.pdf>.Acesso em: 27 ago. 2016.

SHIMADZU – Analytical and Measuring Instruments. Disponível

em:<http://www.shimadzu.com.br/analitica/produtos/surface/sem/tima.shtml> Acesso em: 15

abr. 2015.

SOUZA, L. A; Análise Química. Mundo Educação. Disponível em:

<http://www.mundoeducacao.com.br/quimica/analise-quimica.htm>. Acesso em: 04 abr.

2013.

SOUZA, R. E. de; Dissertação: “Utilização de Resíduo de Mineração para Obtenção de

Madeira Plástica”. Rede Temática em Engenharia de Materiais- REDEMAT-

UFOP/CETEC/UEMG. Belo Horizonte, 2013.

SOUSA, P. A.; Monografia: “Espessamento de Polpas”. Universidade Federal de Minas

Gerais, Departamento de Engenharia de Minas. Belo Horizonte/MG, 2012. Disponível em: <

http://www.ceermin.demin.ufmg.br/monografias/18.PDF> Acesso em: 29 ago. 2016.

TÉCNICO EM MINERAÇÃO. Como funciona o processo de flotação?. Disponível em:

<http://tecnicoemineracao.com.br/o-processo-de-flotacao/>. Acesso em: 29 ago. 2016.

UNESP - Museu de Minerais e Rochas “Heinz Ebert” – Universidade Estadual Paulista,

Instituto de Geociências e Ciências Exatas, Departamento de Petrologia e Metalogenia- Banco

de Dados Minerais. Disponível em: <http://www.rc.unesp.br/museudpm/banco/index.html>

Acesso em: 25 mar. 2013.

http://www.panoramio.com/photo/27213069

http://www.pormin.gov.br/biblioteca/arquivo/beneficiamento_de_minerio.pdf

http://www.uniceub.br/museugeo/mineral18.htm

http://www.shimadzu.com.br/analitica/produtos/surface/sem/tima.shtml

http://www.mundoeducacao.com.br/quimica/analise-quimica.htm

http://www.rc.unesp.br/museudpm/banco/index.html

84

VLC - Indústria e Comércio LTDA. Disponível em:<http://www.vlc.com.br/index.php>


VALE, Curso de Mineração Básico, Módulo III: Beneficiamento Mineral, Valer -

Educação Vale, 2ª Edição, 2009.

VIDATERRA. História da vida e da terra. Disponível em:

<https://vidaterra.wordpress.com/2011/06/14/a-grande-catastrofe-do-oxigenio-e-as-

formacoes-de-ferro-do-precambrico/>. Acesso em: 07 ago. 2016.

VLC - Indústria e Comércio LTDA. Disponível em:<http://www.vlc.com.br/index.php>


WOLFF, A. P. Dissertação: Caracterização de Rejeitos de Minério de Ferro de Minas da

Vale, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral, Escola de Minas da Universidade

Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2009.

WOLFF, A. P., COSTA, G.M., DUTRA, F. C., - A comparative study of ultra-fines iron ore

tailings from Brazil – Mineral Processing & Extrative Metal, 2011.

http://www.vlc.com.br/index.php

http://www.vlc.com.br/index.php

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.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Mineralogia

http://pt.wikipedia.org/wiki/Cristal

http://pt.wikipedia.org/wiki/Uva

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ondas

http://pt.wikipedia.org/wiki/Comprimento_de_onda

http://pt.wikipedia.org/wiki/Comprimento_de_onda

http://pt.wikipedia.org/wiki/Mineral

http://pt.wikipedia.org/wiki/Cristal

http://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_c%C3%BAbico

http://pt.wikipedia.org/wiki/H%C3%A1bito_cristalino

http://pt.wikipedia.org/wiki/Octa%C3%A9drico

http://pt.wikipedia.org/wiki/Oxig%C3%A9nio

http://pt.wikipedia.org/wiki/Cati%C3%A3o

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.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Top%C3%A1zio

http://pt.wikipedia.org/wiki/Crisoberilo

http://pt.wikipedia.org/wiki/Zoisita

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ANEXOS

ANEXO 1 - Instrução de trabalho: análise química para determinação do teor de ferro em

minério de ferro

89

ANEXO 2 - Instrução de trabalho: análise química para determinação do teor de sílica em

minério de ferro

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