Ministrio da Educao

Universidade Federal de Pernambuco

Centro de Tecnologia e Geocincias

Programa de Ps-Graduao em Engenharia Mineral

PPGEMinas - UFPE

APROVEITAMENTO DOS FINOS DE SCHEELITA UTILIZANDO CONCENTRAO CENTRFUGA E LIXIVIAO CIDA

Por

Bruno Rodrigo Borges Fernandes

Dissertao para Obteno do Ttulo de Mestre em Engenharia

Recife, 2011

APROVEITAMENTO DOS FINOS DE SCHEELITA UTILIZANDO CONCENTRAO CENTRFUGA E LIXIVIAO CIDA

Submetida ao Programa de Ps-Graduao em Engenharia Mineral-PPGEMinas, como

parte dos requisitos para obteno do Ttulo de

MESTRE EM ENGENHARIA MINERAL

rea de concentrao: Minerais e Rochas Industriais

Por

Bruno Rodrigo Borges Fernandes

Tecnlogo em Materiais

Recife, 2011

Catalogao na fonte Bibliotecria: Rosineide Mesquita Gonalves Luz / CRB4-1361 (BCTG)

F363a Fernandes, Bruno Rodrigo Borges.

Aproveitamento dos finos de Scheelita utilizando concentrao centrfuga e lixiviao cida / Bruno Rodrigo Borges Fernandes. Recife: O Autor, 2011.

v, 88f., il., figs., grfs., tabs. Orientador: Prof. Dr.ureo Octvio Del Vecchio Machado.

Dissertao (Mestrado) Universidade Federal de Pernambuco.

CTG. Programa de Ps-Graduao em Engenharia Mineral - PPGEMinas, 2 2011.

Inclui Referncias Bibliogrficas e Anexo. 1. Engenharia Mineral. 2. Scheelita. 3. Scheelita - Rejeito. 4.

Concentrao Centrfuga. 5. Lixiviao. 6. Planejamento Fatorial. II. Machado, ureo Octvio Del Vecchio (Orientador). II. Ttulo.

622.35 CDD (22.ed) UFPE/BCTG-269/2011

Esta Dissertao foi julgada adequada para obteno do ttulo de Mestre em Engenharia, rea

de concentrao em Minerais e Rochas Industriais e aprovada em sua forma final, pelo

Orientador e pela Banca Examinadora do Curso de Ps-Graduao.

Orientador: Prof. Dr. ureo Octvio Del Vecchio Machado

DEMINAS/PPGEMinas/UFPE

Banca Examinadora:

Prof. Dr. Joo Bosco de Arajo de Paulo

DEQ/PPgEQ/UFRN

Prof. Dr. Carlos Adolpho Magalhes Baltar

DEMINAS/PPGEMinas/UFPE

Coordenador do PPGEMinas:

Prof. Dr. Eldemar de Albuquerque Menor

Departamento de Engenharia de Minas, UFPE

Recife, 2011

AGRADECIMENTOS

Ao professor e orientador ureo Octvio Del Vecchio Machado, pela orientao,

dedicao, conselhos, ensinamentos e principalmente pela pacincia, que foram fatores que

contriburam para o meu crescimento profissional e pessoal, muito obrigado professor.

Ao professor Jos Yvan Pereira Leite, por seu constante incentivo em todos os

momentos e orientao no ambiente do Laboratrio de Processamento Mineral e Resduo do

IFRN.

Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) e ao Programa de Ps-Graduao em

Engenharia Mineral (PPGEMinas) da UFPE, pela exemplar dedicao do corpo docente e

indiscutvel qualidade do ensino.

Ao professor Carlos Adolpho Magalhes Baltar, pelas suas orientaes, exemplo de

vida, incentivos e pelas excelentes aulas na disciplina de flotao aplicada aos minerais

industriais.

Ao professor e coordenador do PPGEMinas Jlio Csar, que depositou confiana em

todos os discentes do mestrado.

secretria do PPGEMinas Voleide Barros, que sempre foi muito atenciosa,

carinhosa e companheira dos discentes.

secretria Edna Arajo do departamento de engenharia de minas da UFPE, pela

ateno, ajuda e comprometimento.

Pela infraestrutura do Instituto Federal de Educao, Cincia e Tecnologia do Rio

Grande do Norte (IFRN).

Ao meu mestre Manoel Fernandes, pelo exemplo de educao, constantes incentivos e

conselhos. Amo voc meu velhinho.

s minhas mes Regina Lcia e Auriania Mendes, pelo carinho, educao e

incentivos.

minha noiva Patrcia Santos, que em todos os momentos me deu amor, carinho,

incentivo e me fez persistir na realizao dos meus desejos. Amo voc.

Aos amigos Joo Paulo e Moacir Veras, pelo companheirismo, amizade, incentivos e

parcerias no mestrado e no ambiente do Laboratrio de Processamento Mineral e de Resduo

do IFRN.

s amigas Ldia Dely e Viviane Pinheiro, pelo companheirismo, amizade e parcerias

no mestrado e no ambiente do Laboratrio de Processamento Mineral e de Resduo do IFRN.

Ao CNPq, Finep e Fapern, pela concesso da bolsa DTI - III no perodo do mestrado e

pelo apoio nas atividades eventos que participei.

Aos membros da banca prof. Carlos Baltar e prof. Joo Bosco, pela avaliao do

trabalho, sugestes e colaboraes.

Agradeo a Deus por todos os acontecimentos em minha vida, pela sua orientao e

por me guiar para seguir ultrapassando as barreiras da vida e perseverar.

SUMRIO

LISTA DE FIGURAS ................................................................................................................. I

LISTA DE TABELAS ............................................................................................................. III

RESUMO ................................................................................................................................. IV

ABSTRACT .............................................................................................................................. V

1. INTRODUO ...................................................................................................................... 1

2. REVISO BIBLIOGRFICA ............................................................................................... 3

2.1 SCHEELITA .................................................................................................................... 3

2.1.1 Propriedades fsicas ................................................................................................... 3 2.1.2 Geologia .................................................................................................................... 4 2.1.3 Explorao ................................................................................................................. 4

2.2 USOS E FUNES DO TUNGSTNIO ........................................................................ 5

2.2.1 Oferta mundial de minrios de tungstnio ................................................................. 5 2.3 PRODUO INTERNA DO BRASIL ............................................................................ 6

2.4 CONSUMO BRASILEIRO .............................................................................................. 7

2.5 PREOS ........................................................................................................................... 8

2.6 PERSPECTIVAS............................................................................................................ 10

2.7 PROVNCIA SCHEELITFERA DO SERID ............................................................. 11

2.8 MINA BREJU ............................................................................................................... 12

2.9 BENEFICIAMENTO DE SCHEELITA ........................................................................ 14

2.9.1 Equipamentos .......................................................................................................... 19 2.9.1.1 Jigue .................................................................................................................. 19 2.9.1.2 Mesa vibratria ................................................................................................. 20

2.10 METALURGIA EXTRATIVA .................................................................................... 22

2.11 HIDROMETALURGIA ............................................................................................... 22

2.12 ASPECTOS TERMODINMICOS E CINTICOS DE LIXIVIAO .................... 26

2.13 HIDROMETALURGIA E MEIO-AMBIENTE .......................................................... 28

2.14 AGENTES LIXIVIANTES .......................................................................................... 29

2.15 LIXIVIAO DE SCHEELITA .................................................................................. 30

3. METODOLOGIA ................................................................................................................. 39

3.1 COMPOSIO QUMICA ........................................................................................... 43

3.2 COMPOSIO MINERALGICA .............................................................................. 44

3.3 GRANULOMETRIA ..................................................................................................... 45

3.4 PLANEJAMENTO FATORIAL .................................................................................... 47

3.5 TESTES DE LIXIVIAO ........................................................................................... 51

3.6 SEPARAO SLIDO-LQUIDO ............................................................................... 53

4. RESULTADOS E DISCUSSES ........................................................................................ 54

4.1 COMPOSIO QUMICA E MINERALGICA DO PR-CONCENTRADO ......... 54

4.2 GRANULOMETRIA ..................................................................................................... 56

4.3 COMPOSIO QUMICA DO PR-CONCENTRADO COM FRAO (177 m) . 59

4.4 PLANEJAMENTO FATORIAL E TESTES DE LIXIVIAO .................................. 60

5. CONCLUSES .................................................................................................................... 66

6. SUGESTES PARA TRABALHOS FUTUROS ................................................................ 68

REFERNCIAS ....................................................................................................................... 69

ANEXO 1 - Tabela de distribuio t de Student ...................................................................... 75

I

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Localizao geogrfica de Currais Novos. .............................................................. 12

Figura 2 - Faixa operacional simplificada dos equipamentos de concentrao gravtica (Burt,

1984, apud Lins et al, 1992). .................................................................................................... 15

Figura 3 - Fluxograma simplificado da Minerao Acau (Mina Barra Verde) (DNPM, 1984).

.................................................................................................................................................. 16

Figura 4 - Fluxograma de beneficiamento da Mina Breju (Leite et al, 2007)......................... 17

Figura 5 - Fluxograma de beneficiamento da Mina Bod (Leite et al, 2007). ......................... 18

Figura 6 - Pilha de rejeito da mina Breju. ............................................................................... 18

Figura 7 - Jigue Denver da Mina Breju. .................................................................................. 20

Figura 8 - Vista frontal (a) e faixas de concentraes sob a mesa (b). ..................................... 21

Figura 9 - Fluxograma genrico do processo hidrometalrgico (Ciminelli, 2007). ................. 24

Figura 10 - Estgios do processo de lixiviao (Jackson, 1986). ............................................. 27

Figura 11 - Fluxograma do processo clssico (Lassner e Schubert, 1999). ............................. 31

Figura 12 - Influncia da temperatura e concentrao de HCl na lixiviao com HCl (Martins,

1983). ........................................................................................................................................ 32

Figura 13 - Influncia da temperatura e concentrao na lixiviao com HCl (Martins, 1983).

.................................................................................................................................................. 33

Figura 14 - Influncia da concentrao de EDTA na lixiviao de rejeitos de scheelita (Paulo,

1989). ........................................................................................................................................ 34

Figura 15 - Fluxograma do processamento do APT (Gaur, 2006). .......................................... 35

Figura 16 - Influncia do tempo e concentrao de Na2CO3 na % de extrao de WO3

(Martins, 1983). ........................................................................................................................ 36

Figura 17 - Fluxograma com tcnicas hidrometalrgicas para obteno do tungstnio (Martins

et al, 2003). ............................................................................................................................... 38

Figura 18 - Etapas do quarteamento (Fernandes, 2008). .......................................................... 39

Figura 19 - Concentrador centrfugo Falcon SB-40 (Fernandes, 2008). .................................. 40

Figura 20 - Recuperao metalrgica em funo da variao da intensidade do campo

gravtico (N de G) (Fernandes, 2008). .................................................................................... 41

Figura 21 - Recuperao metalrgica em funo da variao da presso de fluidizao do

sistema (Fernandes, 2008). ....................................................................................................... 41

Figura 22 - Fluxograma com as etapas desenvolvidas (Fernandes, 2008). .............................. 42

II

Figura 23 - Fluxograma com as etapas realizadas com o pr-concentrado de scheelita. ......... 43

Figura 24 - Espectrmetro de fluorescncia de raios-x utilizado na anlise qumica. ............. 44

Figura 25- Difratmetro de raios-x utilizado na anlise mineralgica. .................................... 45

Figura 26 - Srie de peneiras e balana de preciso. ................................................................ 46

Figura 27 - Agitador de peneiras utilizado na classificao do pr-concentrado. .................... 47

Figura 28 - Equipamentos e vidrarias utilizados nos testes de lixiviao. ............................... 51

Figura 29 - Aparelhagem utilizada na separao slido-lquido da polpa. .............................. 53

Figura 30 - Difratograma de raios-x do pr-concentrado de scheelita. .................................... 55

Figura 31 - Distribuio granulomtrica do pr-concentrado de scheelita obtido no

concentrador centrfugo Falcon. ............................................................................................... 56

Figura 32 - Relao da anlise granulomtrica e teores de WO3. ............................................ 58

Figura 33 - Anlise por meio de grfico normal. ..................................................................... 63

III

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Propriedades fsicas dos minerais de tungstnio e composies (Fonte: Dana,

1974). .......................................................................................................................................... 3

Tabela 2 - Principais pases detentores das reservas e produes mundiais (Fonte: Cano,

2010). .......................................................................................................................................... 6

Tabela 3 - Estatsticas brasileiras (Fonte: Cano, 2010). ............................................................. 8

Tabela 4 - Preo mdio do concentrado de tungstnio (Fonte: Cano et al, 2009)...................... 9

Tabela 5 - Metais obtidos atravs da lixiviao nos minrios (Fonte: Ciminelli, 2007). ......... 25

Tabela 6 - Agentes de lixiviao comumente utilizados (Fonte: Habashi, 1993). ................... 29

Tabela 7 - Variveis e nveis dos testes de lixiviao. ............................................................. 48

Tabela 8 - Matriz de planejamento fatorial 24. ......................................................................... 49

Tabela 9 - Coeficientes de contraste. ........................................................................................ 50

Tabela 10 - Composio qumica do pr-concentrado. ............................................................ 54

Tabela 11 - Distribuio dos teores de WO3 nas fraes granulomtricas. ............................. 57

Tabela 12 - Composio qumica do pr-concentrado da frao menor do que 177 m. ........ 59

Tabela 13 - Resultados dos testes de lixiviao. ...................................................................... 60

Tabela 14 - Efeitos calculados para o planejamento fatorial 24. .............................................. 62

IV

RESUMO

A scheelita dos poucos minerais portadores do metal tungstnio que apresenta viabilidade

econmica para sua explorao. No Brasil ocorre no Serid, regio localizada no serto do

Nordeste brasileiro. A Minerao Tomaz Salustino - Mina Breju, localizada no municpio de

Currais Novos/RN, explorou o minrio de scheelita desde a dcada de 40 at enfrentar o

perodo de crise na dcada de 80, devido falta de competitividade com o mercado chins,

paralisando suas atividades no ano de 1997. Desde o perodo de instalao da mina, os

mtodos e equipamentos rudimentares utilizados no favoreciam o tratamento adequado dos

finos de scheelita, gerando um rejeito com quantidades significativas de scheelita e

acumuladas por dcadas na empresa. O trabalho em questo teve por objetivo o

aproveitamento dos finos de scheelita da Mina Breju, aliando mtodos de concentrao

centrfuga com mtodos hidrometalrgicos. A amostra foi coletada na pilha de rejeito da

empresa e submetida a um estudo com concentrador centrfugo Falcon, o pr-concentrado

obtido no estudo foi submetido a etapas de homogeneizao/quarteamento, anlise de

composio qumica e mineralgica, granulometria por via mida, anlise de composio

qumica por frao granulomtrica para identificar a distribuio do WO3, classificao do

pr-concentrado em peneira de 177 m, anlise qumica da frao abaixo de 80 #, e aplicao

de lixiviao com cido clordrico (HCl). Os testes de lixiviao foram realizados com auxlio

de um planejamento fatorial 24, usando as variveis: concentrao da soluo de HCl, tempo

de reao, temperatura do sistema e a proporo slido/lquido. As amostras resultantes dos

testes foram submetidas ao processo de separao slido/lquido por filtragem e por fim

analisadas as composies qumicas dos slidos. Os testes de lixiviao mostraram que a

concentrao de HCl a varivel que proporciona maior influncia nos resultados, tempo de

reao e temperatura tambm proporcionam influncia nos testes. Decomposies de scheelita

de at 90,18% sob forma de WO3 foram alcanadas.

Palavras-chave: scheelita, rejeito, concentrao centrifuga, lixiviao, planejamento fatorial

24.

V

ABSTRACT

Scheelite is one of few carrying minerals of metals tungsten economically viable for

exploitation. At Brazil it occurs at Serid region, localized at Brazilian inland northeast.

Tomaz Salustino Mining Brejui mine, at Currais Novos/RN city, start the ore exploitation in

1940s until the 80s crises due the non competitively with chinese market, stopping their

activities in 1997. Since the mining opening the rudimentary processes and equipment dont

favored the fine size particles ore treatment, generating tailings with large amounts of

scheelite staked a long of decades. This work aimed take good use of fine size particle of

scheelite at Brejui mine, using centrifugal concentration technics allied with

hydrometallurgical route. A sample were collected at tailings heap and submitted to Falcon

centrifugal concentrator, the pre-concentrate obtained was submitted to

homogenization/quartering, chemical and mineralogical determination, humid size

determination, chemical determination at size fractions to determine the WO3 distribution, 80

# (177 m) cut, chemical analysis at minus 80 # fraction and leaching with chloride acid

(HCl). Leaching tests were realized using factorial planning 24, using the following variables:

chloride acid solution concentration, reaction time, system temperature and solid/liquid

proportion. The resultant samples were submitted to filtration solid/liquid separation and the

solids were submitted to chemical analyses. The leaching tests showed that HCl concentration

is a variable that influences most the tests, however the reaction time and temperature also

influence in the tests. Scheelite decomposition of 90,18% at WO3 form was achieved.

Keywords: scheelite, waste, centrifugal concentration, leaching, 24 factorial planning.

1

1. INTRODUO

O Serto nordestino do Brasil foi representado mundialmente por dcadas pela maior

exportadora de scheelita do hemisfrio sul, a minerao Tomaz Salustino (Mina Breju),

localizada no municpio de Currais Novos no estado do Rio Grande do Norte.

A importncia da minerao de scheelita no municpio ligada a um ciclo econmico

de crescimento da cidade. O progresso da cidade foi notado atravs da construo do Hotel

Tungstnio, criao de um posto de puericultura, emissora de rdio, cinema, estdio de

futebol, hospital, colgios e casa do idoso.

O surgimento da mina Breji aconteceu na dcada de 40 e, devido ao seu sucesso, no

mesmo perodo diversas mineraes de scheelita foram criadas no municpio, A partir da

dcada de 80 ocorreu o declnio dessas mineraes, provocado pela oscilao dos preos do

concentrado de scheelita no mercado internacional. A reao do mercado internacional de

scheelita veio a partir do ano de 2004 com a retomada das atividades de algumas mineraes

de scheelita no Brasil.

Na explorao de scheelita no Rio Grande do Norte foram geradas elevadas

quantidades de rejeito do processo, No caso da mina Breju desde o incio das atividades at a

paralisao, o rejeito corresponde aproximadamente a 3.110.400 toneladas (Carvalho et al,

2002). Os equipamentos utilizados (jigue e mesa vibratria) na etapa de concentrao

gravtica do minrio, no so eficientes no beneficiamento dos finos de scheelita, ou seja, no

rejeito existe uma quantidade significativa de scheelita no aproveitada.

O trabalho tem por objetivo a recuperao dos finos de scheelita contidos no rejeito da

Mina Breju, aliando mtodos de concentrao centrfuga com mtodos hidrometalrgicos.

Um concentrador centrfugo Falcon foi utilizado na realizao de uma pr-

concentrao no rejeito que partiu de um teor de 0,11% de WO3 e atingiu teores de

aproximadamente 0,8% de WO3 (Fernandes, 2008).

2

Com a utilizao do concentrador centrfugo foi gerado um pr-concentrado que foi

homogeneizado/quarteado e submetido s etapas de caracterizao (composio qumica por

FRX, composio mineralgica por DRX, anlise granulomtrica a mido e composio

qumica por frao) e a aplicao de tcnica hidrometalrgica atravs de uma lixiviao com

cido cloridrco (HCl).

O aumento progressivo do esgotamento dos depsitos minerais tem forado o setor

mineral a recuperar minrios mais complexos, de mais baixos teores e rejeitos, a

hidrometalurgia um processo de extrao de metais que se encaixa na necessidade de tratar

esses tipos de materiais.

O reprocessamento dos rejeitos de scheelita da mina Breju na regio de Currais

Novos constitui-se em uma tentativa de resoluo de um antigo problema ambiental,

acumulado ao longo de dcadas pela explorao do minrio.

Os testes de lixiviao seguiram uma rota de planejamento fatorial 24, essa ferramenta

utilizada quando se tem uma quantidade elevada de variveis a serem estudadas. As

variveis dos testes foram a temperatura do sistema, a concentrao da soluo de HCl, o

tempo de reao e a proporo slido/lquido.

importante levar em considerao a existncia de elevada quantidade de calcita

contida nesses rejeitos, mineral industrial com ampla aplicao na indstria de cimento, na

produo cal virgem, indstria de papel, na indstria de vidro, cermica e etc.

A Mina Breju procura parceiros para explorar seu rico potencial mineral em calcrio

cujas reservas foram avaliadas, em 2002, em 88 milhes toneladas, segundo dados do stio da

empresa.

3

2. REVISO BIBLIOGRFICA

2.1 SCHEELITA

O mineral scheelita pertence classe dos tungstatos e especificamente um tungstato

de clcio com composio: CaWO4 (CaO 19,4% e WO3 80,6%), onde usualmente o

molibdnio est presente substituindo parcialmente o tungstnio, o nome scheelita foi dado

em homenagem ao descobridor do tungstnio, Honors Karl Wilhelm Scheele. Reconhece-se a

scheelita por sua elevada densidade relativa e sua forma cristalina (Dana, 1974).

2.1.1 Propriedades fsicas

A scheelita apresenta clivagem {011}; brilho vtreo a adamantino; cor: branco,

amarelo, verde, castanho; translcida, alguns espcimes so transparentes. Uma caracterstica

bastante marcante que a maioria dos tipos de scheelitas fluorescem quando submetidas a

equipamentos portteis de radiao ultravioleta (mineralights). (Dana, 1974).

O metal tungstnio pode ser encontrado em alguns minerais, levando como base o

fator econmico, a viabilidade de obter esse metal se resume a cinco minerais, so eles:

scheelita (CaWO4); wolframita ((FeMn)WO4); ferberita (FeWO4); huebnerita (MnWO4); e

powelita (Ca(MoW)O4). Na tabela 1 so apresentados os minerais de tungstnio, as

composies e algumas de suas propriedades fsicas.

Tabela 1 - Propriedades fsicas dos minerais de tungstnio e composies (Fonte: Dana,

1974).

MINERAL COMPOSIO SISTEMA CRISTALINO DENSIDADE RELATIVA

DUREZA (MOHS)

Scheelita CaWO4 Tetragonal 5,9 - 6,1 4-5 Wolframita (Fe,Mn)WO4 Monoclnico 7 - 7,5 5-5 Ferberita FeWO4 Monoclnico 7 - 7,5 5

Huebnerita MnWO4 Monoclnico 7 5 Powelita CaMoO4 Tetragonal 4,23 3-4

4

2.1.2 Geologia

A scheelita encontrada nos pegmatitos granticos, nos depsitos metamrficos de

contato e nos files de minrios de alta temperatura que esto associados com rochas

granticas, podendo ainda ser associada com a cassiterita, fluorita, topzio, apatita,

molibdenita e wolframita (Dana, 1974).

No Brasil dado proximidade entre algumas minas de scheelita no estado do Rio

Grande do Norte, os corpos mineralizados possuem basicamente as mesmas caractersticas

geolgicas. As jazidas de scheelita esto associadas a rochas de natureza piroxenticas,

calcossilictica e anfiblicas Legrand (1980), apud (Paulo, 1989).

Na faixa dobrada do Serid (Rio Grande do Norte), as principais mineralizaes de

scheelita, conhecidas sob as denominaes Breju, Barra Verde, Boca de Lage e Bod, esto

associadas aos escarnitos da formao jucurutu, do proterozico mdio. Os escarnitos e a

scheelita ocorrem, principalmente, no contato mrmore/metassedimentos e mrmore/rochas

intrusivas, no interior dos paragnaisses. Os sulfetos associados so, essencialmente,

molibdenita, pirita, calcopirita e bornita e os minerais acessrios so a magnetita, o bismuto

nativo e a bismutinita (Dardenne e Schobbenhaus, 2003).

2.1.3 Explorao

Na minerao de scheelita no Brasil os mtodos utilizados abrangem mtodos

primitivos mecanizados, onde a produo proveniente de minas subterrneas que utilizam

de lavras do tipo: cmaras e pilares, frentes com armazenamento, frentes abertas e algumas

variaes destes mtodos.

Os minrios de scheelita so facilmente identificados com a utilizao de emissores de

radiao ultravioleta (mineralights) uma vez que, a scheelita apresenta alta sensibilidade de

resposta a essa radiao. Atualmente a Mina Breju localizada em Currais Novos/RN a

maior mina subterrnea de scheelita da Amrica do Sul.

5

2.2 USOS E FUNES DO TUNGSTNIO

O tungstnio um metal que apresenta alta resistncia ao calor, alto ponto de fuso

(3419 C), dureza elevada, pesado (peso especfico igual a 19,3), elevada resistncia

corroso, bom condutor de eletricidade e calor e possui baixo coeficiente de expanso

trmica.

O metal tungstnio usado como componente para endurecimento na manufatura do

ao de ferramenta de alta velocidade, vlvulas, molas, indstria blica, formes, limas e etc.

Mediante a metalurgia do p, fabricam-se produtos de metal puro.

um importante metal refratrio utilizado na fabricao de componentes de fontes

luminosas (Eichelbronner, 1998). O tungstnio tambm usado na fabricao de superliga de

metais duros (carboneto cimentado) e de catalisadores (Lassner e Schubert, 1999).

A sucata de tungstnio tambm pode ser considerada um produto de tungstnio,

porque um insumo bastante utilizado na indstria de transformao atual (atravs da

reciclagem possvel obter diversos produtos). Os potenciais substitutos do tungstnio so:

carboneto de molibdnio e carbeto de titnio, cermica, ferramentas diamantadas e

ferramentas revestidas com alumina. Ele permanece insubstituvel para filamentos de

lmpadas incandescentes, halgenas, fluorescentes, ou eletrodos, alm de sua aplicao

blica, que ainda no encontraram um substituto satisfatrio (Cano et al, 2009).

2.2.1 Oferta mundial de minrios de tungstnio

A oscilao dos preos do tungstnio e seus metais substitutos so fatores relevantes

da oferta mundial. Com isso, o governo chins que possui mais de 60% deste recurso mineral,

tem determinado dinmica de mercado do tungstnio. A China o pas que mais importa,

produz e consome tungstnio no mundo (Cano, 2010).

Nos ltimos anos, o aumento da demanda mundial por tungstnio fez com que o

governo chins adotasse medidas para controlar a produo e limitar a exportao para

assegurar a manuteno de seus recursos naturais. No entanto, a crise financeira internacional

inverteu a tendncia de alta dos preos do tungstnio, desmotivando a produo dos pases

detentores deste bem mineral, como Rssia, Canad e os Estados Unidos (Cano, 2010).

6

Diante da reduo da produo mundial o governo chins alterou sua estratgia de

conteno da produo para ajudar os produtores locais e atender a sua prpria demanda.

Assim, em 2009, a produo total de tungstnio sofreu pequeno incremento, pois apenas a

China aumentou sua produo (Cano, 2010). A tabela 2 mostra os pases detentores das

reservas e produes mundiais.

Tabela 2 - Principais pases detentores das reservas e produes mundiais (Fonte: Cano,

2010).

Discriminao Reservas (t) Produo (t)

Pases 2009 2008 (r) 2009 (e) (%)

Brasil 31.814 (1) 408 208 0,4 Estados Unidos 140.000 nd nd nd

China 1.800.000 43.500 47.000 81,0 Rssia 250.000 3.000 2.400 4,1 Canad 110.000 2.300 2.000 3,4 ustria 10.000 1.100 1.000 1,7 Bolvia 53.000 1.100 900 1,6 Portugal 4.200 850 850 1,5

Outros pases 400.000 4.100 3.700 6,4 Total 2.799.014 55.900 58.000 100,0

Notas: (1) reservas lavrvel, calculada em toneladas (W) contido; (r) revisado; (e) estimado; (nd) no disponvel.

Embora seja bastante concentrada a distribuio geogrfica deste recurso, em menor

grandeza, outros pases tambm possuem participao nas reservas e produes mundiais,

conforme tabela 2.

2.3 PRODUO INTERNA DO BRASIL

Em 2009, a produo de tungstnio (concentrados de scheelita e wolframita) somou

365 toneladas mtricas (equivalente a 208 toneladas de W contido) e registrou reduo de

praticamente 50% em relao ao ano anterior, refletindo o comportamento do mercado

internacional. Com essa perspectiva, a empresa Shamrock Minerals do Brasil, responsvel

pela Mina Retiro (Currais Novos/RN), solicitou a prorrogao do incio dos trabalhos de

lavra, aguardando a possibilidade de valorizao dos preos, que justifique o investimento

proposto (Cano, 2010).

7

Outro fator que contribuiu negativamente foi s chuvas intensas e frequentes que

ocorreram na regio do Serid, prejudicando as atividades na minerao com o risco de

alagamento dos tneis e possveis desmoronamentos.

A produo nacional compreendeu 279 toneladas mtricas de concentrado de scheelita

(159 t W contido, com teor mdio equivalente a 75% WO3) e 86 toneladas mtricas de

concentrado de wolframita (49 t W contido, com teor mdio equivalente a 67% WO3). A

produo de scheelita foi resultado das minas Breju (52%), Boca de Lage (15%) e Barra

Verde (10%), situadas no municpio de Currais Novos/RN. A wolframita foi extrada das

minas Igapar Manteiga e Bom Jardim, localizadas em Ariquemes/RO e So Felix Xing/PA

respectivamente.

2.4 CONSUMO BRASILEIRO

O mercado nacional consumiu aproximadamente 60% dos concentrados de tungstnio

(scheelita e wolframita) produzidos. A maior demanda, praticamente 90%, foi pelo

concentrado de scheelita, que possui maior teor de WO3. O setor metalrgico (ferro-ligas)

utilizou 80% da demanda do mercado nacional e os 20% restantes utilizado na indstria de

fundio e metalurgia de no ferrosos. Os municpios de Cotia, Suzano e Araariguama, no

Estado de So Paulo, foram responsveis por quase 100% do consumo domstico destes

concentrados (Cano, 2010).

8

A tabela 3 apresenta algumas estatsticas brasileiras.

Tabela 3 - Estatsticas brasileiras (Fonte: Cano, 2010).

Discriminao Unidade 2007 (r) 2008

(r) 2009

(p)

Produo Concentrado (t) 959 715 365 W Contido (t) 537 408 208

Importao Concentrado / W Contido (t) - 0,5 58

(US$ 103 - FOB) - 30 435

Exportao Concentrado / W Contido (t) 350 297 112

(US$ 103 - FOB) 6.993 5.952 1.803 Consumo aparente (1) Concentrado / W Contido (t) 187 112 154

Preo Mdio - Concentrado

Europa - London Metal Bulletin (US$/MTU-CIF) 165 164 150

EUA - Platts Metals Week (US$/MTU-CIF) 189 184 150

Mercado Interno (US$/Kg - FOB) 15 24,13 23,09 Preo Mdio - FeW Importao (US$/Kg - FOB) 25,88 27,24 21,78

Notas: Quantidade em t, fator de converso para W contido: concentrado produzido x 72% WO3 x 0,793; (1)

consumo aparente: produo + importao exportao; (r) revisado; (p) preliminar.

2.5 PREOS

O preo de qualquer produto no mercado determinado pela demanda e pela oferta.

No perodo de grande oferta os preos tendem a baixar, como exemplo o que aconteceu nos

preos do concentrado de tungstnio e seus produtos intermedirios quando a China elevou a

oferta mundial, atingindo o Brasil e o mundo. No incio da dcada de 80 ocorreu uma

acentuada deteriorao do preo do concentrado, pois de US$ 180/MTU em 1977, o preo

caiu para US$ 81/MTU em 1983, permanecendo desde ento bastante deprimido (Braz,

2001).

A partir de fevereiro de 2001 os preos se elevaram e em agosto do mesmo ano,

comearam a declinar. A tendncia decrescente dos preos que comeou durante o segundo

semestre de 2001 e continuou at outubro de 2002, pode ser atribuda aos seguintes eventos:

a) diminuio da procura por produtos finais resultantes do tungstnio;

b) abrandamento da economia mundial;

c) acmulo de estoques por parte dos consumidores e comerciantes e,

d) reduo da demanda.

9

No ano de 2004, os preos atravessaram um perodo ascendente no mercado

internacional, alguns eventos explicam tal situao (Cano et al, 2009):

a) rpido crescimento da demanda chinesa por superligas e aos especiais de elevada

resistncia;

b) a poltica adotada pelo governo chins de restringir o desenvolvimento de novas

minas no pas, para no exaurir as reservas e, assim ter potencial para atender demandas

futuras e,

c) a restrio das exportaes adotada pelo governo da China, com a exigncia de

cotas, que aumentaram as tarifas de exportao.

Os preos da tabela 4 mostram que as medidas influenciaram a alta do preo mdio do

concentrado em quase 200%, nos Estados Unidos da Amrica e praticamente 120% na

Europa. Adicionalmente, o preo do paratungstato de amnia (APT), que considerado

referncia para os produtos manufaturados de tungstnio, subiu cerca de 400% no mercado

internacional entre 2000 a 2007 (Cano et al, 2009). A tabela 4 apresenta o preo mdio do

concentrado de tungstnio (US$/MTU) - 1995 a 2007.

Tabela 4 - Preo mdio do concentrado de tungstnio (Fonte: Cano et al, 2009).

ANO ESTADOS UNIDOS EUROPA BRASIL 1995 62 64 61 1996 66 53 60 1997 64 47 59 1998 52 44 51 1999 47 40 27 2000 47 45 27 2001 64 65 27 2002 55 38 13 2003 50 45 15 2004 49 55 26 2005 146 123 55 2006 200 166 132 2007 189 165 147

Nota: preos correntes (US$/MTU).

10

2.6 PERSPECTIVAS

O incremento da produo mundial de tungstnio depende de uma srie de fatores que

no geral visam utilizao do metal tungstnio, so eles:

a) o crescimento da economia chinesa, que faz um alto consumo de produtos de

tungstnio;

b) do desempenho mundial das indstrias de automvel, aviao e construo civil;

c) dos produtos eletrnicos manufaturados a base de carboneto de tungstnio;

d) fabricao de equipamentos de minerao utilizados na prospeco e perfurao de

poos de leo e gs natural;

e) do aumento dos investimentos direcionados aplicao em defesa militar (material

blico).

O comportamento verificado nas indstrias de concentrado de tungstnio de 1995 at

2004 foi influenciado pela queda nos preos internacionais, pelo declnio nos nveis de

produo e reserva; pela falta de investimentos em prospeco e pesquisa mineral, para a

descoberta de novos depsitos minerais ou reavaliao das reservas das minas conhecidas

(Cano et al, 2009).

A partir do ano de 2004 a mineraes brasileiras de scheelita e wolframita retornaram

as suas atividades de produo de concentrados. Nas mineraes de scheelita o impacto foi

maior no perodo de retomada, devido desestruturao das empresas (sucateamento dos

equipamentos) e ausncia de investimentos na rea de pesquisa e tecnologia mineral. Nas

mineraes de wolframita o impacto foi menor, pois elas sempre foram exploradas de forma

intermitente, no geral as mineraes de scheelita e wolframita so empresas de pequeno porte

e baixa tecnologia empregada.

Dessa maneira, em curto ou mdio prazo a produo acontecer enquanto for possvel

obter retorno lucrativo, j que as empresas produtoras do concentrado pretendem priorizar

aproveitamento dos rejeitos, que podem ser considerados reservas estratgicas (Cano et al,

2009).

As empresas brasileiras em operao almejam expandir a produo, caso da Emprogeo

que pretende expandir sua produo do concentrado de scheelita de cinco para dez

toneladas/ms, planejando a reabertura de antigas minas inativas, paralisadas no decorrer da

11

dcada de 80, como Malhada Limpa e Saco dos Veados, em Currais Novos/RN, Malhada dos

Angicos, em Santana do Serid/RN e Cafuca, em Bod/RN (Cano et al, 2009).

A minerao Tomaz Salustino, tem planos de ampliar a atual capacidade da usina de

beneficiamento aumentando a produo da mina de dez para quinze toneladas de

concentrado/ms, priorizando a recuperao de scheelita dos finos contidos no rejeito do tipo

lama, remanescentes das operaes de lavra e beneficiamento do minrio de scheelita da

mina Breju (Cano et al, 2009).

A Verena Minerao pesquisa a mina do Bonfim em Lajes-RN, onde a scheelita

associada ao ouro e bismuto, sendo o primeiro caso no Estado de descoberta da mineralizao

aurfera em skarns ou rochas calcossilicticas. A empresa Sebastio Campos de Melo planeja

reabrir a mina Porta Dgua, em Cerro Cor-RN, com inteno de produzir duas toneladas de

concentrado de scheelita/ms (Cano et al, 2009).

difcil prever at quando o atual cenrio mundial com o tungstnio em alta vai durar,

mas o mercado interno brasileiro pode ser estimulado com melhores condies para

investimento, como mudanas no regime tributrio, o que proporcionaria um aumento da

produo tanto das empresas de pequeno porte e mdio porte, como das cooperativas regidas

pela permisso de lavra garimpeira (Cano et al, 2009).

Dadas as melhores condies de investimento no mercado interno, novas empresas

podem surgir para pesquisar e explorar os minrios de tungstnio.

Outra possibilidade para que no ocorra o fechamento das empresas brasileiras caso

ocorra uma nova crise, a produo de um produto para a indstria de transformao, aonde

as mineraes de scheelita e wolframita no iriam apenas direcionar para a produo de

concentrados de tungstnio.

2.7 PROVNCIA SCHEELITFERA DO SERID

Nos Estados do Rio Grande do Norte e da Paraba, encontram-se localizados os

principais depsitos/ocorrncias de scheelita do Brasil, sendo conhecidas cerca de 700

localidades, distribudas numa rea de aproximadamente 20.000 km2, constituindo a Provncia

scheelitfera do Serid. A maior concentrao e os mais importantes jazimentos de scheelita

esto associados faixa meta-vulcano-sedimentar ou faixa de dobramento Serid, e, mais

particularmente, formao Jucurutu (seo inferior do grupo Serid).

12

Ocorrem predominantemente nas rochas calcossilicatadas (tactitos ou skarnitos),

associados aos calcrios metamrficos que se encontram intercalados nos gnaisses

epidotferos. A principal zona mineralizada localiza-se prximo cidade de Currais Novos, na

estrutura Breju/Barra Verde, constituindo um faixa com cerca de 4.000 m de comprimento e

400 m de largura, que se desenvolve na borda do macio granitide de Acar. Nesta faixa,

separadas apenas por limites geogrficos, localizam-se as minas Breju, Barra Verde, Boca de

Lage, Zangarelhas e Saco dos Veados (Dantas, 2002).

2.8 MINA BREJU

A Mina Breji/Minerao Tomaz Salustino, encontra-se localizada no municpio de

Currais Novos/RN, cidade que apresenta uma geografia muito rica, tanto do ponto de vista

histrico, social, fsico, como ambiental, econmico, turstico, dentre outros.

As Coordenadas geogrficas de Currais Novos so: Latitudes: 6 15 ` 39 `` Sul;

Longitude: 36 31 ` 04 `` Oeste; rea: 864,34 km, equivalente a 1,67% da superfcie

estadual; distncia em relao capital: 172 km. A figura 1 apresenta a localizao geogrfica

da cidade de Currais Novos.

Figura 1 - Localizao geogrfica de Currais Novos.

13

A explorao teve incio no ano de 1943, quando um morador da propriedade Breju

entregou ao desembargador Tomaz Salustino Gomes de Melo dono da propriedade, cristais de

scheelita, que, examinadas em laboratrios, demonstraram ser um minrio de elevado teor,

com a descoberta de scheelita em sua propriedade, o desembargador tomou a iniciativa de

explorar o bem mineral (Andrade, 1987).

O aumento da demanda por parte dos Estados Unidos da Amrica foi ocasionado pela

segunda guerra mundial, o pas necessitava de minrio de tungstnio para suprir as suas

necessidades blicas, nesse perodo a mina Breju reuniu 3 mil homens trabalhando em

regime de garimpagem.

Com o fim da guerra os americanos voltaram a se abastecer nos pases que eram seus

fornecedores tradicionais, diminuindo consideravelmente a compra de scheelita no Brasil. A

produo da Mina Breju foi voltada para o mercado europeu. Uma nova crescente demanda

por parte dos Estados Unidos da Amrica ocorreu na dcada de 50, perodo da guerra da

Coria.

Nos perodo de elevado retorno econmico, Tomaz Salustino melhorou as condies

de explorao da Mina Breju, e mecanizou a minerao, substituindo, at certo ponto, o

brao humano por mquina (Andrade, 1987).

Numerosas outras minas foram tambm exploradas, no perodo ureo da demanda de

scheelita, por proprietrios de terras no Rio Grande do Norte, como a Barra Verde, a Bod, a

Acau. Como as minas no se mecanizaram no perodo de maior rentabilidade, enfrentaram

perodos de crise, sendo obrigadas a encerrar ou suspender as suas atividades. A Mina Breju,

que somente em 1954, se constituiu em empresa com o nome de Minerao Tomaz Salustino

S/A, foi nica que trabalhou interruptamente desde 1943, por um perodo de mais de 40

anos (Andrade, 1987).

Segundo dados da Minerao Tomaz Salustino, a minerao da scheelita em Currais

Novos, em 54 anos (1943 -1997) de produo, gerou um faturamento superior a US$ 300

milhes e recolhimentos de tributos e contribuies fiscais, inclusive INSS e FGTS, de cerca

de US$ 70 milhes.

A empresa foi responsvel pelo crescimento do comrcio na cidade, pelo surgimento

dos prestadores de servios autnomos, pelo recolhimento de impostos, de divisas para o pas

com a exportao do concentrado de scheelita, instalou posto de puericultura e um hotel na

cidade, passando a diversificar suas atividades.

14

A dcada de 70 foi considerada o apogeu da minerao de scheelita no Rio Grande do

Norte. A partir da dcada de 80 ocorreu a grande crise, decorrente de uma falta de

competitividade em relao ao equivalente chins, que com grande oferta no mercado

internacional fechou o mercado de exportao. Em 1990 as Minas Barra Verde e Boca de

Laje paralisam suas atividades, e a mina Breju reduziu drasticamente sua produo.

A Minerao Tomaz Salustino S/A, uma remanescente empresa brasileira a produzir

concentrado de scheelita nos ltimos anos frente crise, paralisou seus trabalhos mineiros em

novembro de 1997 requerendo suspenso de lavra junto ao DNPM em 05/03/1998 (Costa,

1998).

O preo do concentrado de minrio de tungstnio no mercado internacional deu sinais de

mudana no ano de 2004, o concorrente chins, em perodo de crescimento econmico se

tornou um grande consumidor de produtos de tungstnio, e passou a controlar a oferta de

tungstnio no mercado mundial. Com essa reativao no mercado, as Mina Breju, Barra

Verde, Boca de Lage, e de garimpos diversos, retomaram suas atividades no ano de 2005 e

nesse ano a Breju chegou a produzir cerca de 2.000 kg de concentrados de scheelita por ms.

O preo mdio do concentrado de scheelita no Rio Grande do Norte, em 2005, cresceu

aproximadamente 54%, aumentando o seu valor de R$ 13,00/kg para R$ 20,00/kg (Nesi,

2006).

A minerao Tomaz Salustino S/A recebeu beneficiamento atravs do programa institudo

pelo governo do Estado do Rio Grande do Norte, o PROADI Programa de Apoio ao

Desenvolvimento Industrial. Esse benefcio proporcionou a ampliao da unidade de extrao

e beneficiamento da scheelita da Minerao Tomaz Salustino S/A com capacidade de gerar

mais de 200 empregos diretos e 800 indiretos.

2.9 BENEFICIAMENTO DE SCHEELITA

O processo de beneficiamento da scheelita aps o processo de cominuio realizado

por equipamentos de concentrao gravtica explorando as caractersticas fsicas do mineral,

principalmente a massa especfica (densidade), onde geralmente so utilizadas as mesas

vibratrias e jigues, na qual a concentrao inicial realizada por jigagem onde se concentra

um material com uma maior granulometria, e o rejeito do jigue alimenta as mesas gerando o

concentrado final. Estes equipamentos exploram a caracterstica da scheelita apresentar uma

elevada massa especfica.

15

A concentrao gravtica foi o primeiro mtodo aplicado para a concentrao de

minrios (Agricola, 1950).

A scheelita um mineral frivel, a falta de controle na etapa de cominuio (britagem

e moagem) do minrio acarreta em uma gerao excessiva de finos, prejudicando o processo

de concentrao gravitica. Os jigues e as mesas no so eficientes para tratar os finos, de tal

forma que os finos no concentrados compem o rejeito final.

A figura 2 apresenta alguns equipamentos de concentrao gravtica relacionando a

faixa operacional com a granulometria.

Figura 2 - Faixa operacional simplificada dos equipamentos de concentrao gravtica (Burt,

1984, apud Lins et al, 1992).

Com base na figura 2 possvel observar uma maior eficincia dos equipamentos de

concentrao centrfuga em minrios de baixa granulometria, o que no ocorre com os

equipamentos comumente utilizados no beneficiamento da scheelita, jigue e mesa vibratria.

16

A granulometria do minrio ainda a maior barreira para a utilizao dos processos

gravticos, considerado muito ineficientes para tamanhos de partculas menores que 25 a 50

m (Figueiredo e Chaves, 1998). O beneficiamento de partculas minerais menores que 10

m considerado o maior desafio para o especialista em tratamento de minrios (Rbio,

1993).

Antes de se submeter a qualquer processo gravimtrico, imprescindvel realizar uma

classificao granulomtrica do minrio a ser beneficiado, pois em muitos casos tem-se

notado que partculas de elevada densidade, porm de tamanho pequeno, comportam-se quase

que identicamente a partculas de tamanho maior e de baixa densidade (Cristoni, 1986).

A figura 3 apresenta um fluxograma simplificado da Minerao Acau (Mina Barra

Verde) representando as plantas de beneficiamento do Estado do Rio Grande do Norte no

perodo de grande produtividade.

Figura 3 - Fluxograma simplificado da Minerao Acau (Mina Barra Verde) (DNPM, 1984).

17

O preo praticado pelo mercado chins inviabilizou a produo nacional, levando as

empresas brasileiras a reduzirem suas operaes at chegar ao fechamento na dcada de 90.

Com o grande crescimento da demanda mundial por este bem mineral, o preo foi elevado e

viabilizou a reabertura dos empreendimentos mineiros associados scheelita no Estado do

RN (Leite et al, 2007).

Com o fim da crise no Brasil algumas das mineraes de scheelita no estado do Rio

grande do Norte voltaram com suas atividades, nesse processo muitos dos equipamentos que

eram utilizados nas plantas de beneficiamento anteriores no esto mais presentes, devido ao

sucateamento e a venda na poca em que elas ficaram com suas atividades paralisadas (Leite

et al, 2007).

Com a retomada de suas atividades, a Minerao Tomaz Salustino configurou o

seguinte fluxograma do processo de beneficiamento apresentado na figura 4, bem semelhante

ao da mina Bod/RN na figura 5.

Figura 4 - Fluxograma de beneficiamento da Mina Breju (Leite et al, 2007).

18

Figura 5 - Fluxograma de beneficiamento da Mina Bod (Leite et al, 2007).

Desde a dcada de 40, os rejeitos das mineraes de scheelita vm sendo gerados

apresentando ainda uma grande quantidade de scheelita (finos) que pode ser aproveitada, a

partir da viabilidade tcnica que venha aproveitar esse material. A figura 6 apresenta uma das

pilhas de rejeito da Mina Breju.

Figura 6 - Pilha de rejeito da mina Breju.

19

A quantidade de rejeito das pilhas de aproximadamente 814.080 toneladas da pilha

menor e 2.296.320 toneladas da pilha maior, durante o tempo de operao at o fechamento

da mina, estima-se que foi processado entre 5.000.000 e 5.500.000 toneladas de minrio e que

o descarte de rejeito fino possa corresponder a um valor entre 1.000.000 e 1.500.000

toneladas (Carvalho et al, 2002).

2.9.1 Equipamentos

Os equipamentos comumente utilizados comentados anteriormente em plantas de

beneficiamento de scheelita para concentrar o minrio, se resumem a jigues e as mesas

vibratrias. As recuperaes nas plantas chegam a atingir valores entre 60 e 70%. Em alguns

casos, na concentrao utiliza-se flotao aliada a mtodos gravimtricos.

2.9.1.1 Jigue

O processo de jigagem executa uma separao hidrulica, que consiste na repetida

expanso (dilatao) e contrao (compactao) vertical de um leito de partculas pelo

movimento de pulsao da gua. O resultado a estratificao do leito, correspondente

separao das partculas em camadas ou estratos de densidades crescentes desde o topo at a

base (Sampaio e Tavares, 2005).

Os diferentes tipos de jigues fabricados so compostos pelos mesmos elementos

bsicos, so eles: tanque (arca) que dividido em duas sees principais. Uma seo tem o

crivo que atua como tela de suporte (crivo) responsvel pela sustentao do leito de partculas.

Na outra seo as pulsaes do fludo so geradas por um mecanismo de acionamento

(diafragma). O equipamento dotado de sistemas de coleta dos produtos flutuado e afundado

(Sampaio e Tavares, 2005).

20

A figura 7 (a e b) apresenta o jigue do tipo denver da Mina Breju.

(a) (b)

Figura 7 - Jigue Denver da Mina Breju.

2.9.1.2 Mesa vibratria

As mesas vibratrias so compostas por uma superfcie plana com formato retangular,

denominada de deque, onde coberto parcialmente ou totalmente por rifles e apresenta um

movimento diferencial na direo desses.Um dos parmetros operacionais das mesas so os

ngulos de inclinaes, que variam geralmente em relao horizontal na direo transversal

aos rifles. A gua de lavagem distribuda pelo deque junto alimentao, formando uma

pelcula que escoa perpendicularmente aos rifles, na direo transversal do deque (Sampaio e

Tavares, 2005).

A alimentao da mesa realizada atravs de um caixo alimentador localizado na

extremidade da mesa. O minrio se distribui pela extenso do deque como resultado da

agitao produzida pelas oscilaes e pelo escoamento da gua de lavagem. As oscilaes so

empregadas de forma assimtrica, de modo a permitir o transporte diferencial das partculas

no deque (Sampaio e Tavares, 2005).

Desde a sua criao at os dias atuais a mesa vibratria um equipamento

disseminado por todo o mundo e empregado h varias dcadas na concentrao gravtica de

minrios. um equipamento que apresenta custo operacional e manuteno mnimos, quando

comparados a outros equipamentos.

21

A figura 8 (a e b) apresenta as mesas de concentrao vibratria da Mina Breju em

pleno funcionamento.

(a) (b)

Figura 8 - Vista frontal (a) e faixas de concentraes sob a mesa (b).

As mesas vibratrias utilizadas na mina Breju operam com recuperaes na ordem de

60%, podendo ainda operar em nveis de recuperao de at 85% para estes equipamentos.

Essa baixa recuperao decorrente de ajustes inadequados das variveis operacionais das

mesas, so eles: amplitude, frequncia e inclinao do tablado, parmetros esses associados

granulometria da alimentao (Leite et al, 2007).

Estudo realizado com os rejeitos do processo de beneficiamento da mina Breji,

utilizando uma mesa vibratria de laboratrio com ajustes otimizados (frequncia, amplitude

e granulometria de alimentao), apresentou resultados relevantes, comprovando que mesmo

trabalhando com rejeitos, os ajustes das variveis proporcionaram elevados teores e

recuperaes metalrgicas significativas, atingindo valores de 5,83 WO3 e 32,51%

respectivamente (Santos, 2008).

22

2.10 METALURGIA EXTRATIVA

A metalurgia extrativa pode ser dividida em trs reas, so elas: pirometalurgia,

hidrometalurgia e eletrometalurgia. Na tcnica pirometalrgica so empregadas altas

temperaturas para a obteno do metal livre na ausncia solues aquosas, diferente da

hidrometalurgia onde o objetivo so as reaes qumicas ocorrendo a baixas e mdias

temperaturas, com auxlios da utilizao de presses, onde o meio predominante aquoso. A

eletrometalurgia estudada como rea separada das duas primeiras, ou parcialmente

introduzida nelas, conforme a predominncia das reaes envolvidas, dessa forma em

diferentes continentes a eletrometalurgia tem definies distintas. Na Europa, faz-se

referncia obteno de ferro-ligas em forno eltrico, como eletrometalurgia; j nas

Amricas, o termo eletrometalurgia empregado, to somente, nas operaes de recuperao

e refino de metais. (Villas-Bas et al, 1980).

2.11 HIDROMETALURGIA

O incio da tcnica hidrometalrgica pode ser referenciado para o perodo dos

alquimistas, quando a converso de metais comuns em ouro era realizada por eles, onde

algumas dessas operaes envolviam umidade, ou seja, mtodos hidrometalrgicos. Por

exemplo, quando um alquimista mergulhou um pedao de ferro em uma soluo de vitrolo

azul (denominao antiga do sulfato de cobre), o ferro foi coberto imediatamente por uma

camada de cobre metlico (Habashi, 2005).

Esta converso aparente de ferro em cobre representada em termos modernos, pela

equao:

Cu2+ + Fe Cu + Fe2+ (Reao 2.1)

Nos tempos da alquimia no se tinha conhecimento que o vitrolo azul continha o

cobre (Habashi, 2005).

O nascimento da hidrometalurgia moderna data de 1887 em que dois processos

importantes foram criados so eles: o processo de fabricao de cianuretos para tratar

minrios de ouro, e o processo Bayer para a produo de alumina (Habashi, 2005).

23

O sculo 20 foi marcado pelo surgimento de uma grande quantidade de processos de

lixiviao e recuperao, alguns deles foram colocados em prtica, outros esperaram cerca de

meio sculo, at que foram aplicados, do mesmo modo que alguns no avanaram alm de

uma planta piloto (Habashi, 2005).

A segunda guerra mundial proporcionou o surgimento de diversas tecnologias, dentre

elas a produo de urnio que foi introduzida em conexo com o um projeto dos EUA,

almejando a produo de bombas atmicas, onde ao passo que numerosas novas tcnicas de

repente se tornaram usadas em larga escala.

O uso do carbonato de sdio (Na2CO3) foi um exemplo, onde exerceu funes de

reagente lixiviante, troca inica, extrao por solventes e participando na precipitao de

solues aquosas (Habashi, 2005).

Na dcada de 1950 a lixiviao sob presso foi introduzida para: processar

concentrados de sulfeto (processo Sherritt-Gordon); por lateritas (processo de Moa); para

minrio de tungstnio, bem como para a precipitao direta de metais em soluo (Habashi,

2005).

Na dcada de 1960 ocorreu descoberta das funes que microrganismos exerciam

nos processos de lixiviao e da utilizao em larga escala de pilha e lixiviao in situ para

extrao de cobre de material com baixo teor. No mesmo perodo ocorreu a aplicao de

extrao por solvente para o cobre (Habashi, 2005).

Na dcada de 1970, aconteceu a descoberta da ao galvnica na lixiviao de

minerais sulfetados e tambm a recuperao de traos de urnio dos resduos de solues de

lixiviao aps precipitao do cobre, com sucata de ferro (Habashi, 2005).

Na dcada de 80, ocorreu um grande avano na hidrometalurgia do ouro: ampla

aplicao da tecnologia do carvo ativado, e oxidao aquosa de ouro em minrios refratrios

(Habashi, 2005).

Devido o crescente empobrecimento das reservas minerais, criada a necessidade de

utilizao de novas tcnicas para o tratamento de minrios com teor em metal, de mineralogia

mais complexa ou de resduos industriais gerados durante os processos convencionais de

concentrao e extrao, essas questes caracterizam o nicho da utilizao da tcnica

hidrometalrgica.

24

A lixiviao uma tcnica que pode ser aplicada em diversas reas do conhecimento

(mineral, qumica, ecologia, agronomia e etc). Na rea mineral a lixiviao um processo de

dissoluo do metal de interesse de um minrio ou concentrado, ou at materiais secundrios

(sucata e rejeitos) em geral por uma soluo aquosa de agente lixiviante.

No processo de lixiviao produzido um rejeito suficientemente livre de minerais de

valor para ser descartado, e uma soluo rica em metal a partir do qual os metais podem ser

separados e recuperados por outras tcnicas at obter um estado de pureza desejado (Jackson,

1986).

O processo hidrometalrgico pode ser dividido em etapas, so elas: preparao,

decomposio, purificao e recuperao. A primeira etapa a preparao para a lixiviao,

onde so utilizadas operaes de tratamento de minrios (cominuio, classificao,

concentrao e separao slido-lquido). A decomposio (lixiviao) a etapa onde ocorre

a dissoluo seletiva do mineral que contm o metal objetivo do processo. A purificao tem

como objetivo purificar a soluo contendo o metal de interesse utilizando-se de tcnicas de

extrao por solventes, precipitao, adsoro em carvo ativado e adsoro em resinas de

troca inica. A etapa final da recuperao do metal alcanada atravs de processos de

eletrorecuperao, reduo por hidrognio, cristalizao entre outras (Fernandes et al, 2009).

A figura 9 apresenta um fluxograma genrico do processo hidrometalrgico.

Figura 9 - Fluxograma genrico do processo hidrometalrgico (Ciminelli, 2007).

25

De acordo com Habashi (1993), no processo de lixiviao uma das duas finalidades

pode ser alcanadas, so elas:

Abertura de minrios, concentrados, ou produtos metalrgicos para

solubilizao dos metais de interesse;

Lixiviao de componentes com fcil solubilizao (usualmente minerais de

ganga) de um minrio ou um concentrado obtendo uma forma pura mais concentrada, isto ,

um processo qumico de beneficiamento.

Na lixiviao, a utilizao de temperaturas acima de 25 C (temperatura ambiente)

favorecem uma maior solubilidade do soluto no solvente, resultando em solues com

elevadas concentraes de metal no licor da lixiviao. Em temperaturas elevadas, a

viscosidade do lquido menor e as difusividades maiores, incrementando, assim a velocidade

da lixiviao. A agitao um fator importante no processo, ela evita uma lixiviao lenta e

incompleta (Treybal, 1980).

As aplicaes tradicionais da hidrometalurgia incluem a produo de alumina, ouro,

urnio, zinco, nquel, cobre, titnio, terras-raras, dentre outros (Ciminelli, 2007). A tabela 5

mostra os mtodos de lixiviao aplicados na obteno de metais a partir dos minrios.

Tabela 5 - Metais obtidos atravs da lixiviao nos minrios (Fonte: Ciminelli, 2007).

Metal Minrio Lixiviao

Al Bauxita Sob presso com soda, NaOH

Cu

Minrios Oxidados

Com H2SO4, em pilhas

Concentrados Autoclave Baixo Teor, parcialmente

oxidado

Em pilhas com microrganismos

Zn Sulfetado (ZnS) Com H2SO4

Ni, Co Lateritas Amoniacal-Caron (ou sob presso

com H2SO4)

26

2.12 ASPECTOS TERMODINMICOS E CINTICOS DE LIXIVIAO

O uso da termodinmica na hidrometalurgia para calcular as condies de equilbrio

qumico entre as espcies (slidas, lquidas, gases ou solutos) (Burkin, 2001).

Dados termodinmicos podem ser utilizados para prever as condies gerais,

susceptveis de ser favorvel dissoluo de um mineral. Os dados adequados so

sucintamente apresentadas sob a forma de diagramas potencial/pH (Jackson, 1986).

O sistema pode ser simples, por exemplo Fe-H2O, ou mais complexos, Fe-S-H2O ou

Cu-Fe-S-H2O. Os diagramas so anlogos aos diagramas de Pourbaix usado particularmente

em estudos de corroso. As areas de predominncia dos diagramas mostra as condies em

que os slidos, lquidos, gases e espcies de soluto so dominantes em um sistema que na

maioria dos casos envolve gua (Burkin, 2001).

O estabelecimento dos limites de um diagrama potencial/pH resulta na formao de

domnios (reas de predominncia), em cada um dos quais uma determinada espcie

termodinamicamente estvel (Jackson, 1986).

Termodinamicamente, uma reao qumica ou metalrgica possvel na ocorrncia de

um decrscimo na energia livre. Uma reao pode ser termodinamicamente possvel, mas na

prtica existe a possibilidade dela no ocorrer completamente em um perodo de tempo

mensurvel, o que vai depender da velocidade da reao. Essa questo relevante para a

concepo e avaliao da rentabilidade econmica nos processos hidrometalrgicos.

Dados termodinmicos indicam a possibilidade de uma reao ocorrer, no fornecendo

informaes sobre a taxa de reao ou mecanismo detalhado.

27

Este caso ocorre quando na lixiviao de reaes heterogneas e consistem em vrias

etapas sequenciais. Basicamente a lixiviao a reao entre um slido e uma soluo

lixiviante, mas trs fases tornam-se envolvidas quando um reagente gasoso tal como o

oxignio participa igualmente do processo de dissoluo, representado pela figura 10

(Jackson, 1986).

Figura 10 - Estgios do processo de lixiviao (Jackson, 1986).

Estgio 1: transferncia do reagente gasoso da fase gasosa e dissoluo na soluo.

Estgio 2: transporte do reagente atravs da soluo para a interface soluo-slido.

Estgio 3: reao na interface, que pode ser qumica ou eletroqumica e pode envolver

a adsoro e dessoro.

Estgio 4: transporte dos produtos da interface para dentro do seio da soluo.

28

A cintica qumica utilizada para estudar essas velocidades, onde a velocidade de

uma reao pode ser definida como a velocidade de reduo da concentrao de um reagente

ou, como a velocidade de aumento de um produto da reao. Ela depende de uma srie de

fatores: presso, concentrao dos reagentes, temperatura, a presena de catalisadores,

superfcie de contato e etc.

2.13 HIDROMETALURGIA E MEIO-AMBIENTE

A produo de metais gera resduos sejam slidos e ou efluentes aquosos, que no

dispostos de maneira adequada, so potenciais contaminadores dos recursos hdricos da

regio. A composio qumica de efluentes aquosos que foram gerados nos processos

hidrometalrgicos de metais no ferrosos e nobres (Ni, Cu, Zn, Au), distinta quando

comparada na minerao de ferro. No geral, o processamento de minrio de ferro, utiliza

grande volume de gua no processo de obteno do metal. (Ciminelli, 2007).

No processamento hidrometalrgico de minrios sulfetados grande a possibilidade

de gerao de drenagem cida de mina (DAM), considerada como um dos principais impactos

ambientais ligados extrao de minrios sulfetados. Contaminantes gerados nos processos

hidrometalrgicos ou por DAM, se apresentam de diversas formas (slidos em suspenso,

coloides, ctions, nions e molculas neutras), a remoo dos particulados realizada por

processos de tratamento de minrios (peneiramento, espessamento, filtrao ou flotao, com

o uso ou no de agentes qumicos (modificadores de pH, agentes coagulantes, tensoativos e

agentes floculantes), (Ciminelli, 2007).

A modificao dos processos hidrometalrgicos com o intuito de reduzir o impacto

ambiental tem o custo adicional como principal barreira, aliado a lucros reduzidos nas

mineraes. De acordo com tais situaes, difcil justificar custos adicionais, por exemplo,

reduzir a quantidade dos resduos gerados, produzir uma perda mais estvel, ou executar a

reciclagem da gua (Doyle, 2005).

29

A rea hidrometalrgica oferece vrias abordagens promissoras nas aplicaes

ambientais, exemplo disso reduo do impacto ambiental da produo de materiais

convencionais, e tambm a substituio de processos cujos impactos ambientais so cada vez

mais inaceitveis. Objetivando identificar estratgias hidrometalrgicas que venham melhorar

o meio-ambiente, imprescindvel olhar atualmente e observar futuras abordagens

hidrometalrgicas, avaliando o seu impacto ambiental, bem como suas vantagens e

desvantagens (Doyle, 2005).

2.14 AGENTES LIXIVIANTES

cidos, bases e solues de sais aquosas so os reagentes geralmente utilizados nos

processos de lixiviao, podendo ser usados na ausncia ou em combinao com agentes

oxidantes (gua, gua oxigenada, dixido de mangans, nitrato de sdio e clorato de sdio) e

em menor utilizao os agentes redutores (ons ferrosos e dixido de enxofre), (Habashi,

1993).

Na escolha de um agente lixiviante diversos fatores so relevantes para atingir o

objetivo desejado na lixiviao. A solubilidade deve ser ampla e rpida, a seletividade do

agente para uma extrao otimizada, o custo do agente deve ser preferencialmente baixo, a

possibilidade de regenerao do reagente para possvel reciclagem e se o agente corrosivo

os materiais onde ele entrar em contato devem ser resistentes (ao inoxidvel, titnio e liga

de nquel), elevando o custo de maneira indesejvel (Habashi, 1993).

A gua um agente de lixiviao ideal e natural, pois apresenta baixo custo e no

corrosiva, mas a sua ao limitada a alguns minerais (boratos, carbonatos, nitratos, sulfatos

e cloretos). A tabela 6 apresenta os agentes lixiviantes comumente utilizados no processo de

lixiviao.

Tabela 6 - Agentes de lixiviao comumente utilizados (Fonte: Habashi, 1993).

CATEGORIA REAGENTES

GUA H2O CIDOS H2SO4, HCl, HNO3, HF, H2SO3, GUA RGIA, H2SiF6 BASES NaOH, NH4OH

SOLUES AQUOSAS DE SAIS FeCl3, Fe2(SO4)3, Na2CO3, NaCN, Na2S, NaCl, (NH4)2SO3, Na2S2O3 CLORO AQUOSO E

HIPOCLORITO Cl2(aq), HClO, NaClO

30

2.15 LIXIVIAO DE SCHEELITA

As scheelitas naturais e sintticas, de composio qumica CaWO4 so as matrias-

primas mais importantes usadas na produo do tungstnio. O paratungstato de amnio (APT)

um produto intermedirio obtido durante a lixiviao de CaWO4 com cidos ou bases.

A utilizao da tcnica de lixiviao na scheelita ocorre de duas formas, com agentes

alcalinos ou agentes cidos. No tratamento alcalino ocorre solubilizao direta do tungstnio

atravs do xido cido (WO3), usando agentes cidos a dissoluo com o xido bsico

(CaO). Por esse mtodo o tungstnio precipitado sob forma do cido tngstico (H2WO4) e

pode ser solubilizado em outras etapas (Oliveira, 1972).

Para a produo do tungstnio elementar, o APT e o xido tngstico obtidos por

tcnicas hidrometalrgicas, podem ser reduzidos por hidrognio sob condies controladas e

temperatura entre 750 e 1000 C.

O p de tungstnio obtido pela reduo de xidos de tungstnio com hidrognio em

altas temperaturas, de acordo com a reao:

WO3(s) + 3H2(g) = W(s) + 3H2O(g) (Reao 2.2)

A temperatura um parmetro que influi no teor de umidade do gs de reao, que,

por sua vez, afeta o tamanho das partculas do p que foi reduzido (Martins et al, 2002).

O tamanho do gro metlico produzido a partir do tungstnio (minrios ou

concentrados) determinado pelo controle das variveis do processo de reduo e do

conhecimento das propriedades fsicas, geralmente o tamanho varia entre 0,3 a 10 m.

Um dos mtodos de processamento hidrometalrgico da scheelita quando ocorre

pela digesto cida, com a utilizao do cido clordrico (HCl), a reao faz com que o

mineral converta-se em cido tngstico, como segue na reao:

CaWO4(s) + 2HCl(l) CaCl2(l) + H2WO4(s) (Reao 2.3)

O cido tngstico obtido dissolvido por hidrxido de amnio, aps a purificao

cristalizado o paratungstato de amnio (APT) atravs da evaporao (Gaur, 2006).

A reao de solubilizao do cido tngstico com amnia dada a seguir:

H2WO4(s) + 2NH3(aq) = (NH4)2WO4(aq) (Reao 2.4)

31

O fluxograma na figura 11 descreve o mtodo clssico de processamento do

tungstnio a partir da scheelita.

Figura 11 - Fluxograma do processo clssico (Lassner e Schubert, 1999).

O paratungstato de amnio matria-prima fundamental para a produo de metal

duro, na indstria de iluminao e indstrias de revestimentos (Kahruman e Yusufoglu,

2006).

No mineral wolframita uma tcnica semelhante j foi utilizada, onde o mineral

inicialmente foi digerido por agente alcalino e a soluo resultante de tungstato de sdio foi

convertida para scheelita sinttica, seguindo a rota de lixiviao cida com HCl (Gaur, 2006).

Lixiviao

32

O APT pode ser cristalizado pela evaporao da soluo aquosa do tungstato de

amnio. Durante esse processo a concentrao de amnia diminui ao mesmo tempo em que a

concentrao de trixido de tungstnio aumenta, ocorrendo cristalizao do paratungstato de

amnia (NH4)10(H2W12O42)4H2O (Lassner, 1995).

A quantidade de impurezas no concentrado influencia na qualidade do APT que

produzido, ou seja, o APT tem que ser redissolvido e reprecipitado diversas vezes, elevando o

custo e demandando tempo desnecessrio.

Em testes de lixiviao com um resduo de scheelita, concentrado de baixo teor (5,8%

WO3), resultante de uma das operaes de pr-metalurgia da mina de Tarouca Portugal, foi

analisada a viabilidade da extrao de WO3 atravs da lixiviao com cido clordrico. As

figuras 12 e 13 apresentam a influncia da temperatura e da concentrao de HCl (Martins,

1983).

Figura 12 - Influncia da temperatura e concentrao de HCl na lixiviao com HCl (Martins,

1983).

33

Figura 13 - Influncia da temperatura e concentrao na lixiviao com HCl (Martins, 1983).

Observando os grficos evidente que o aumento da temperatura favorece altamente o

rendimento de operao de recuperao de WO3. Podendo alcanar extraes totais do WO3 em apenas 0,5 ou 2 horas, utilizando uma concentrao de 2 ou 1 M de HCl (Martins, 1983).

A decomposio da scheelita pode ser realizada atravs do cido sulfrico atravs da

reao:

CaWO4(s) + H2SO4(l) + 2H2O(l) H2WO4(s) + CaSO4 . 2H2O(l) (Reao 2.5)

Este mtodo de lixiviao cida apresenta algumas vantagens quando comparado com

a lixiviao com cido clordrico. O cido sulfrico mais barato, volatilidade reduzida e

menos corrosivo, no entanto com o cido clordrico, o cloreto de clcio formado fica na

soluo e pode ser separado por decantao, j no mtodo como cido sulfrico, o sulfato de

clcio formado precipitado junto com o cido tngstico. O problema que aparece nesse

mtodo a solubilizao do H2WO4, sem que ocorra o consumo do agente lixiviante por

reao com sulfato de clcio (Oliveira, 1972).

34

O cido ntrico (HNO3) tambm um agente lixiviante cido que pode ser utilizado

para dissolver a scheelita de acordo com a reao:

CaWO4(s) + 2HNO3(l) H2WO4(s) + Ca(NO3)2(l) (Reao 2.6)

A reao da scheelita com o cido ntrico para a obteno do cido tngstico traz

algumas complicaes relacionadas com o isolamento do processamento do produto final,

devido ao comportamento especfico do reagente na soluo aquosa, o que no ocorre com

outros cidos inorgnicos (Primatov, 2003).

No Brasil, rejeitos de scheelita da mina Boca de Laje no municpio de Currais Novos-

RN, foram utilizados em um processo de lixiviao com a utilizao do cido

etilenodiaminotetractico (EDTA). Nesse estudo foram levados em considerao dois tipos de

amostras: rejeito lama, proveniente do underflow de um espessador usado na recuperao

da gua de processo com teor mdio de 0,17% de WO3 e o rejeito total (lama + areia),

proveniente do processo anterior somando com o rejeito vindo das mesas vibratrias (areia),

representando a forma de estocagem na barragem de rejeitos com um teor mdio de 0,08% de

WO3 (Paulo, 1989). A figura 14 apresenta a influncia da concentrao de EDTA na soluo

lixiviante sobre a lixiviao de scheelita a partir dos rejeitos da mina Boca de Laje.

Figura 14 - Influncia da concentrao de EDTA na lixiviao de rejeitos de scheelita (Paulo,

1989).

35

possvel a solubilizao total de tungstnio contido em rejeitos industriais com o uso

do EDTA, presso atmosfrica e temperatura de 90 C, as variveis consideradas relevantes

no estudo foram: a concentrao de EDTA, clcio solvel/EDTA, granulometria da amostra,

pH da soluo lixiviante, agitao, temperatura, tempo de lixiviao e presena do reagente

depressor de ganga calcria quebracho (Paulo, 1989).

Nos processos hidrometalrgicos atuais, as matrias-primas fontes de tungstnio so

consumidas por hidrxido de sdio (NaOH) ou carbonato de sdio (Na2CO3) e o tungstato de

sdio resultante aps etapas de purificao, pode ser convertido em APT aps a separao do

sdio atravs de troca inica. Em algumas plantas (especialmente na China), resinas de troca

inica so empregadas para realizar a separao de sdio a partir da soluo de tungstato. A

separao do sdio da soluo purificada de tungstato realizada principalmente por extrao

de solventes. A figura 15 apresenta um fluxograma que resume o processo (Gaur, 2006).

Figura 15 - Fluxograma do processamento do APT (Gaur, 2006).

36

A digesto do tungstnio de concentrados de scheelita realizada em solues alcalinas

com NaOH acontece de acordo com a reao:

CaWO4(s) + 2NaOH(l) Ca(OH)2(s) + Na2WO4(l) (Reao 2.7)

Na digesto do tungstnio de concentrados de scheelita com Na2CO3 a seguinte

reao obedecida:

CaWO4(s) + Na2CO3(l) CaCO3(s) + Na2WO4(l) (Reao 2.8)

A reao da scheelita com o carbonato de sdio durante a fuso se d prontamente no

sentido da formao do Na2WO4(l).

As tcnicas de extrao por solvente, recuperao por troca inica e extrao com

etileno-glicol, so utilizadas na purificao das solues lixiviadas de tungstato de sdio ou

amnio.

Em testes de lixiviao com um resduo de scheelita, concentrado de baixo teor (5,8%

WO3), resultante de uma das operaes de pr-metalurgia da mina de Tarouca Portugal foi

analisado a viabilidade da extrao de WO3 atravs da lixiviao alcalina com carbonato de

sdio Na2CO3. A figura 16 apresenta a influncia do tempo e concentrao de Na2CO3 na %

de extrao de WO3 (Martins, 1983).

Figura 16 - Influncia do tempo e concentrao de Na2CO3 na % de extrao de WO3

(Martins, 1983).

37

Na lixiviao de concentrados de scheelita de baixo teor com o uso de carbonato de

sdio, a temperatura entra como um fator determinante, onde a seletividade da reao diminui

com a temperatura e a concentrao do carbonato de sdio (Martins, 1996).

A qumica de soluo do tungstnio altamente complexa, o que ocasiona vrias

dificuldades qumicas associadas compreenso do processo em que o tungstnio na soluo

extrado de seus minrios (Martins; Moreira; Costa, 2003).

38

A figura 17 apresenta um fluxograma com algumas tcnicas de lixiviao empregadas

para a obteno do tungstnio elementar.

Figura 17 - Fluxograma com tcnicas hidrometalrgicas para obteno do tungstnio (Martins

et al, 2003).

39

3. METODOLOGIA

A amostra de rejeito de scheelita foi coletada de diversos pontos das pilhas de rejeito

da Minerao Tomaz Salustino - Mina Breju, realizando a amostragem para compor a

amostra global e atendendo a representatividade do amostrado, a coleta foi realizada pelos

tcnicos da minerao e acompanhada pelo gelogo responsvel (Fernandes, 2008).

A tcnica da amostragem um processo de seleo e inferncia, objetivando tirar

concluses de um todo a partir do conhecimento de uma parte, a realizao inadequada dessa

etapa pode prejudicar todas as anlises seguintes com a amostra (Ges et al, 2004).

A amostra global foi encaminhada para o laboratrio de tratamento de minrios do

Instituto Federal do Rio Grande do Norte, onde foi homogeneizada e quarteada sobre uma

lona pelo emprego de pilhas cnicas e pilhas alongadas gerando alquotas para anlises e

estoque. A figura 18 (a e b) mostra parte dessa etapa (Fernandes, 2008).

(a) (b)

Figura 18 - Etapas do quarteamento (Fernandes, 2008).

40

Com as alquotas obtidas aps a homogeneizao foi realizada a anlise

granulomtrica a mido com peneiras da srie Tyler (m): 420, 297, 210, 177, 149, 105, 74,

62, 44 e 37; anlise qumica atravs do espectrmetro de fluorescncia de raios-x (FRX) por

energia dispersiva e ensaios de concentrao no concentrador centrfugo (Fernandes, 2008).

O concentrador centrfugo um equipamento composto por um cone que gira com

velocidades prximas a 450 RPM e gera intensidade de campo gravtico de at 300 G, separa

e recupera partculas densas finas e ultrafinas realizando uma concentrao eficiente nas

faixas granulomtricas entre 1,651 e 0,020 mm (Carisso, 2001).

O concentrador centrfugo Falcon/SB-40 para testes de bancada, foi utilizado para

recuperar os finos de scheelita contidos no rejeito, gerando um pr-concentrado de scheelita,

esse equipamento se caracteriza por ter elevada eficincia no tratamento de finos. Foram

testadas as variveis de intensidade do campo gravtico (N de G) com os valores de 60, 99,

150, 200, 250 G e presso de fluidizao do sistema com os valores de 21, 42, 62, 82, 94 kPa.

(Fernandes, 2008).

A figura 19 (a e b) mostra o concentrador centrfugo Falcon/SB-40 utilizado.

(a) (b)

Figura 19 - Concentrador centrfugo Falcon SB-40 (Fernandes, 2008).

O descarte de massa expressivo no concentrador centrfugo, os resultados mostraram

que no processo de otimizao da intensidade do campo gravtico e presso de fluidizao do

sistema, os descartes obtidos foram acima de 92%, chegando atingir at 98,16% (Fernandes,

2008).

41

Corroborando com a afirmao de que os concentradores centrfugos so

equipamentos que tem por objetivo, obter uma pequena frao de material fino e denso com

um descarte expressivo da massa alimentada (Silva et al, 1998).

Os resultados obtidos no processo de pr-concentrao do rejeito de scheelita foram

expressos pela recuperao metalrgica, mostrados nas figuras 20 e 21 (Fernandes, 2008).

Figura 20 - Recuperao metalrgica em funo da variao da intensidade do campo

gravtico (N de G) (Fernandes, 2008).

Figura 21 - Recuperao metalrgica em funo da variao da presso de fluidizao do

sistema (Fernandes, 2008).

0102030405060708090

100

0 50 100 150 200 250 300N G

Recu

pera

o (

%)

0102030405060708090

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Presso (kPa)

Recu

pera

o (

%)

42

A utilizao do concentrador centrfugo Falcon SB-40 para recuperao de finos de

scheelita da minerao Tomaz Salustino Mina Breju, apresentaram resultados bastante

promissores, alcanando recuperaes metalrgicas prximas a 88% (Fernandes, 2008).

Atualmente a minerao Currais Novos, nova mineradora instalada no municpio de

Currais Novos, trabalha com rejeitos scheelitferos utilizando em seu processo concentradores

centrfugos do tipo knelson e falcon.

O fluxograma apresentado na figura 22 mostra as etapas desenvolvidas no estudo de

recuperao dos finos de scheelita por concentrao centrfuga (Fernandes, 2008).

Figura 22 - Fluxograma com as etapas desenvolvidas (Fernandes, 2008).

O estudo em questo estudou o aproveitamento dos finos de scheelita que compem o

rejeito da Mina Breju, aliando mtodos de concentrao centrfuga com mtodos

hidrometalrgicos.

As variveis e nveis otimizados no concentrador centrfugo foram: 60 G para a

intensidade do campo gravtico (N de G) e 21 kPa para a presso de fluidizao do sistema.

Com as variveis otimizadas do concentrador centrfugo foram obtidos 10 kg de pr-

concentrado de scheelita que foi homogeneizado e quarteado para ser submetido a anlises de

caracterizao e seguir uma rota de lixiviao cida usando cido cloridrco (HCl).

43

A figura 23 apresenta o fluxograma detalhando as etapas realizadas a partir do pr-

concentrado obtido.

Figura 23 - Fluxograma com as etapas realizadas com o pr-concentrado de scheelita.

3.1 COMPOSIO QUMICA

A composio qumica do pr-concentrado de scheelita foi determinada atravs do

espectrmetro de fluorescncia de raios-x (FRX) por energia dispersiva Shimadzu modelo

EDX-720 do Instituto Federal do Rio Grande do Norte. A amostra foi preparada

(homogeneizada/quarteada) e sua granulometria foi reduzida a um tamanho de partcula

inferior a 74 m. Foram realizadas trs anlises e determinada uma mdia aritmtica simples

das anlises.

44

A figura 24 apresenta o espectrmetro de fluorescncia de raios-x utilizado na

determinao da composio qumica.

Figura 24 - Espectrmetro de fluorescncia de raios-x utilizado na anlise qumica.

O equipamento capaz de determinar quantitativamente os elementos presentes na

amostra que se deseja analisar. Isto possvel atravs da aplicao de raios-x na superfcie da

amostra e a posterior leitura dos fluorescentes raios-x emitidos. O equipamento apresenta os

resultados sob a forma de xidos.

3.2 COMPOSIO MINERALGICA

A determinao da composio mineralgica foi atravs da anlise por difrao de

raios-x (DRX), com o uso do difratmetro de raios-x Shimadzu modelo XRD-7000 do

Instituto Federal do Rio Grande do Norte.

A anlise foi pelo mtodo do p e a preparao da amostra analisada semelhante ao

da anlise de composio qumica por FRX.

A caracterizao mineralgica pela tcnica do DRX bastante utilizada e eficiente na

determinao qualitativa da composio mineralgica.

45

As fases cristalinas dos minerais presentes foram identificadas pelas medidas das

distncias interplanares. A figura 25 mostra o equipamento utilizado na anlise de composio

mineralgica.

Figura 25- Difratmetro de raios-x utilizado na anlise mineralgica.

3.3 GRANULOMETRIA

O estudo granulomtrico do pr-concentrado foi realizado por peneiramento em meio

mido com 10 peneiras da srie Tyler (m): 420, 297, 210, 177, 149, 105, 74, 62, 44 e 37. As

massas retidas nas peneiras foram submetidas a uma estufa com temperatura controlada de

110 C para a retirada da umidade por um perodo de 24 horas. Os valores das massas foram

determinados na balana de preciso Marte al-500, e usados na construo de um grfico que

mostra a curva de distribuio granulomtrica, relacionando a abertura das peneiras (m) com

o passante acumulado (%).

46

A figura 26 (a e b) mostra a srie de peneiras e a balana de preciso respectivamente.

(a) (b)

Figura 26 - Srie de peneiras e balana de preciso.

A massa de cada frao granulomtrica foi utilizada na determinao da composio

qumica por frao, com o objetivo de identificar a partir de qual frao o trixido de

tungstnio (WO3) era encontrado, o que permitiu a realizao de uma classificao por

peneira no pr-concentrado passante na peneira de 177 m, eliminando fraes com ausncia

do WO3 e consequentemente aumentando o teor de WO3.

O pr-concentrado classificado (- 17