UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE UFCG CENTRO DE TECNOLOIA E RECURSOS NATURAIS CTRN DEPARTAMENTO DE MINERAÇÃO E GEOLOGIA DMG

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE UFCG CENTRO DE TECNOLOIA E RECURSOS NATURAIS CTRN DEPARTAMENTO DE MINERAÇÃO E GEOLOGIA DMG ESTUDO DE CARACTERIZAÇÃO SOBRE OS REJEITOS DE CAULIM DOS MUNICÍPIOS DE JUNCO DO SERIDÓ, ASSUNÇÃO/PB E EQUADOR/RN VISANDO UM TRABALHO FUTURO DE OBTENÇÃO DA ALUMINA AUTORA: Valquiria Vidal Brito 1

2 RESUMO De uma forma geral, o caulim é um tipo de material argiloso, de cor branca e com composição química Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4, denominado de silicato de alumínio hidratado. No Nordeste, as cidades onde ocorre a maior produção de caulim são: Assunção, Junco do Seridó e Pedra Lavrada localizados na Paraíba, e Equador, no Rio Grande do Norte; tendo sido realizado o estudo com o rejeito do caulim nas cidades de Junco do Seridó, Assunção/PB e Equador/RN. A extração do caulim é feita de modo rudimentar, observando a ausência total de técnicas adequadas de extração e beneficiamento. Não há condições de segurança e saúde para os trabalhadores dessas regiões, causando também um enorme impacto ao meio ambiente devido uma grande quantidade (desperdício) de rejeitos dessa argila ser depositada a céu aberto; devido a maioria das indústrias geradoras desses rejeitos não aproveitarem essas matérias-primas. O presente trabalho tem como objetivo principal, estudar o teor de alumínio dos rejeitos de caulim de Junco do Seridó e Assunção/PB e Equador/RN, visando um trabalho futuro de obtenção da alumina, e ao mesmo tempo viabilizar os impactos ambientais provocados nessas áreas. Palavras- chave: Rejeito de caulim, alumínio, meio ambiente 2

3 Abstract As a general rule, kaolin is a white clay material with a chemical composition Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4, known as hydrated aluminum silicate. The places in the Northeast where kaolin is produced more are: Assunção, Junco do Seridó and Pedra Lavrada, in Paraiba, and Equador in Rio Grande do Norte; the study was made with kaolin rejects from the cities of Junco do Seridó, Assunção/PB and Equador/RN. The kaolin extraction is executed in rudimentary ways, where there is the total absence of appropriate techniques for the extraction and enrichment. There are no work and health conditions for the workers in these regions, also causing a great environmental impact due to the huge quantity (waste) of this clay reject being deposited in the open air; due to most of the industries that generate this reject not reuse this primary product. This work has the aim to obtain the presence of alumina in the kaolin waste from Junco do Seridó and Assunção - PB and Equador RN, aiming a future acquirement of alumina, and at the same time deal with the environmental impacts caused in these areas Keywords: Reject kaolin, alumina, environment. 3

4 1. INTRODUÇÃO De uma forma geral, o caulim é um tipo de material argiloso, de cor branca e com composição química Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4, denominado de silicato de alumínio hidratado. Sua estrutura química é composta de várias características, tais como: inércia química, alvura, capacidade para cobertura, baixa condutividade térmica e elétrica, apresentando baixa abrasividade. No Nordeste, as cidades onde ocorre a maior produção de caulim são: Assunção, Junco do Seridó e Pedra Lavrada localizados na Paraíba, e Equador, no Rio Grande do Norte; tendo sido realizado o estudo com o rejeito do caulim nas cidades de Junco do Seridó, Assunção/PB e Equador/RN. A extração do caulim é feita de modo rudimentar, observando a ausência total de técnicas adequadas de extração e beneficiamento. O processo de dispersão é realizado em um equipamento denominado batedor, sem utilização de um dispersante químico. Não há condições de segurança e saúde para os trabalhadores dessas regiões, causando também um enorme impacto ao meio ambiente devido uma grande quantidade (desperdício) de rejeitos dessa argila ser depositada a céu aberto; devido a maioria das indústrias geradoras desses rejeitos não aproveitarem essas matérias-primas. Somente a indústria Caulimar situada em Equador/RN, ainda aproveita uma parte desse rejeito denominado de Sarrabulho, fino e úmido para revestimento na construção civil. O caulim possui várias características tecnológicas, sendo muito utilizado pelas indústrias, tendo destaque a indústria papeleira como maior consumidora de caulim, abrangendo cerca de 45% do mercado mundial. Neste tipo de indústria o caulim é utilizado como carga e cobertura. A cobertura do caulim é formada por 70% de polpas sólidas bem 4

5 concentradas, geralmente em massa, aplicada sobre o papel (Revista Escola de Minas, 2007). As características físicas do caulim, como tamanho e distribuição das partículas, são responsáveis pelo comportamento reológico das suspensões minerais concentradas. Essas características podem ser identificadas através de sua caracterização tecnológica; pois esse mineral possui morfologia pseudo-hexagonal permitindo que a distribuição de suas partículas se tornem coloidais. Além do caulim ser muito utilizado em grande escala na indústria papeleira, também é utilizado em pequena escala para produzir tintas cerâmicas, louças sanitárias, etc; e na indústria mineral (metalúrgica e refratária), tendo como destaque a bauxita, manganês, calcário. Nas indústrias de transformação (ferro e caulim), produz-se a alumina, silício metálico e ferro gusa (Marcio Santos Barata, et. al 2002). O tipo de caulim produzido nas cidades de Junco do Seridó/PB e Equador/ RN, é primário, constituído por quartzo, mica e feldspatos. A dispersão desses minerais é feito através de um aparelho chamado de batedor, sem acréscimo de dispersantes químicos. Logo após, o material é encaminhado para um classificador hidráulico e classificado, sendo bombeado para uma peneira. Após sua classificação nessa peneira, o material é encaminhado para classificação em um hidrociclone; que posteriormente é transferido para tanques de sedimentação e filtragem. (Silva, et. al 2006). Ainda não se existe um meio de inspeção correta, pois várias indústrias de mineração trabalham de forma ilegal onde não há limite para se depositar o rejeito do caulim. As condições de trabalho são precárias e até mesmo a extração do caulim é realizada sem nenhuma vistoria de um engenheiro de minas, geólogo e/ou biólogo nas áreas de lavra possibilitando assim um desgaste a uma determinada mina na hora da extração; havendo um grande risco de acidentes e podendo levar a morte de trabalhadores naquele local. 2

6 O caulim é uma argila que pode ser tóxica tanto a pele quanto a mucosa nasal e pulmões, se inalado com freqüência podendo causar várias doenças graves, e para que isso não ocorra os trabalhadores precisam usar roupas apropriadas para o manuseio do material, como luvas, capacetes, máscaras, calças e camisas longas; e botas. A indústria de mineração e beneficiamento de caulim é um importante segmento industrial, entretanto, produz grandes quantidades de resíduos. Mas há uma grande preocupação no que se diz respeito ao grande impacto ambiental proveniente dessa argila, liberando no solo e lençol freático um alto teor de metais danosos à saúde humana e dos animais. Existe uma grande preocupação dos ambientalistas sobre o excesso de resíduos liberados pelas indústrias de beneficiamento de caulim, tanto pelo ar quanto por terra e pela água. Consideráveis esforços vêm sendo realizados visando à reutilização e aplicação do rejeito de caulim na indústria, mas há muito o que fazer para que isso ocorra pois em muitas dessas indústrias não há um planejamento correto tanto de inspeção quanto de extração, dificultando assim o trabalho de preservação ambiental. Este trabalho aborda um estudo de caracterização sobre os rejeitos de caulim, visando um trabalho futuro de obtenção da alumina. Esses rejeitos foram coletados nos estados da Paraíba e Rio Grande do Norte, mais especificamente, nos municípios de Junco de Seridó e Assunção/PB e Equador/RN. 1

7 2. OBJETIVOS 2.1 Objetivo geral O presente trabalho tem como objetivo principal, estudar o teor de alumínio dos rejeitos de caulim de Junco do Seridó e Assunção/PB e Equador/RN, visando um trabalho futuro de obtenção da alumina, e ao mesmo tempo viabilizar os impactos ambientais provocados nessas áreas. 2.2 Objetivos específicos 1. Coleta de amostras de campo; 2. Identificação das áreas estudadas; 3. Análise química por gravimetria; 4. Análise por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV); 5. DRX. 2

8 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Nesta fase foram descritos os resultados e discussões das análises dos rejeitos de caulim dos municípios de Assunção/PB e Junco do Seridó/PB, e Equador/RN. 3.1 Análise granulométrica Esta análise permitiu verificar o teor de alumínio em várias faixas granulométricas conforme Tabela 1. Figura 5.1.1: Resultado do peneiramento LAM: Laboratório de Análises Minerais da UFCG, 2008 Dados da amostra: Amostra de Caulim Município de Assunção/PB Especificação: Caulim Borra Tipo:Úmido 3

9 Peso: 15,250Kg Empresa: Caulimar Data da análise: 20/10/2008 Tabela 1. Distribuição Granulométrica do Rejeito de Caulim Dados da amostra: Amostra de Caulim Município de Assunção/PB Especificação: Caulim Brita Tipo: Grosso / seco Peso: 16,300 Kg Empresa: Caulimar Data da análise: 09/12/2008 4

10 Tabela 2. Distribuição Granulométrica do Rejeito de Caulim Dados da amostra: Amostra de Caulim Município de Equador/RN Especificação: Caulim Sarrabulho Tipo: Úmido / fino Peso: 10,250 Kg Empresa: Caulinia Data da análise: 21/11/2008 5

11 Tabela 3. Distribuição Granulométrica do Rejeito de Caulim Dados da amostra: Amostra de Caulim Município de Equador/RN Especificação: Caulim Sarrabulho ou Siri Tipo: Grosso / seco Peso: 12 Kg Empresa: Caulinia Data da análise: 28/11/2008 6

12 Tabela 4. Distribuição Granulométrica do Rejeito de Caulim Dados da amostra: Amostra de Caulim Município de Junco do Seridó/PB Especificação: Caulim Burra Tipo: Grosso / seco Peso: 10,750 Kg Empresa: Peg Nô Data da análise: 24/11/2008 7

13 Tabela 5. Distribuição Granulométrica do Rejeito de Caulim Gráficos referentes ao teor de Alumínio e Ferro x malhas das peneiras Figura Pontos: Azul (teor de Al) e Vermelho (teor de Fe) 8

14 Figura Pontos: Azul (teor de Al) e Vermelho (teor de Fe) 9

15 Figura Pontos: Azul (teor de Al) e Vermelho (teor de Fe) 10

16 Figura Pontos: Azul (teor de Al) e Vermelho (teor de Fe) 11

17 Figura Pontos: Azul (teor de Al) e Vermelho (teor de Fe) 3.2 Análise Química Nesta etapa permitiu constatar o maior grau de liberação de alumínio encontrado nas malhas das peneiras estudadas (32#, 60#, 80# e 250#), como descrito na Tabela 6. 12

18 Figura 5.3.1: Rejeitos de Caulim prontos para serem analisados quimicamente Fonte: LAM Laboratório de Análises Minerais da UFCG, 2008 Tabela 6. Valores referentes a Análise Química 13

19 3.3 Resultados do DRX Esta etapa consistiu em analisar o retido no prato coletor (Fundo) dos 4 rejeitos abaixo: (Gráfico A) Caulim Borra Foram detectados nos seguintes picos: 9,81; 4,92; 3,86; 3,18; 1,99 Mica 4,22; 4,45; 3,34; 2,37; 2,33; 2,29; 2,12; 1,81; 1,78; 1,66 Quartzo 2,56; 7,36; 2,44; 2,49 - Caulinita (Gráfico B) Caulim Brita 9,81; 4,92; 4,54; 3,86; 1,99 Mica 7,07; 4,22; 4,09; 2,99; 2,36; 2,33; 2,27; 1,76; 1,82; 1,66; 1,61 Quartzo 3,55; 2,56; 2,52 Caulinita (Gráfico C) Caulim Sarrabulho 9,81; 4,97; 4,48; 3,86; 1,99 Mica 4,28; 4,22; 4,34; 2,49; 2,37; 2,30; 1,82; 1,78; 1,66 Quartzo 7,01; 3,55; 2,56 Caulinita (Gráfico D) Caulim Sarrabulho ou Siri 9,81; 4,97; 4,54;; 3,86; 3,70; 1,99 Mica 4,22; 3,34; 3,20; 2,47; 2,37; 2,99; 1,78; 1,65 - Quartzo 9,32; 3,55; 2,56; 2,52 Caulinita 14

20 4. SUGESTÕES PARA ESTUDOS FUTUROS As sugestões para os estudos futuros visam investigar as causas e efeitos que o rejeito do Caulim provoca no meio ambiente com mais detalhe, outros tipos de doenças graves além da silicose que esses rejeitos podem causar ao ser humano e obter a alumina, devido o teor de Alumínio presente nesses rejeitos serem bem significativos e de boa qualidade. 15

21 5. CONCLUSÃO Nesse capítulo são apresentadas as principais conclusões verificadas no processo de caracterização dos rejeitos de Caulim, tendo sido constado parâmetros significativos em termos de qualidade no que significa que esses rejeitos possuem as mesmas características que o Caulim na sua forma bruta, podendo assim serem aproveitados em diversas áreas da indústria principalmente na construção civil, e reduzindo o impacto ambiental nas áreas de extração e beneficiamento. I Análise Granulométrica Nessa etapa pôde-se concluir que o maior grau de liberação em teor de Alumínio encontrado nesses rejeitos foram nas peneiras das granulometrias 80# e 250# para todos os rejeitos de Caulim. II Análise Química Nessa etapa pôde-se verificar quais dos rejeitos apresentaram alto teor de Alumínio (Al 2 O 3 ) e também de Ferro(Fe 2 O 3 ) encontrados nas granulometrias 32# e 250# (Rejeito do Caulim Borra); peneira 250# (Rejeito do Caulim Brita); peneiras 60# e 250# (Rejeito do Caulim Sarrabulho); peneira 80# (Rejeito do Caulim Sarrabulho ou Siri) e peneira 60# (Rejeito do Caulim Burra). Isso constata que esses rejeitos são de boa qualidade. III Análise realizada por DRX Nessa etapa verificou-se a presença de outros elementos nos rejeitos do Caulim, tais como Quartzo e Mica, além dos picos indicarem a presença da própria Caulinita. 16

22 Houve uma grande concentração de Quartzo em todos os rejeitos analisados, em relação a Mica e a presença da própria Caulinita. Os gráficos mostraram uma grande alternância de corrente indicativa dos elementos correspondentes. IV Análise por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) Nessa etapa pôde-se verificar nitidamente a presença do Alumínio em forma de cristais e até na sua forma pulverizada, além disso pôde-se constatar a presença de outros elementos no decorrer da varredura de cada partícula correspondente aos rejeitos. 17

23 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS REVISTA ESCOLA DE MINAS, A influência do ph na reolgia de polpas de Caulim, vol 60, nº3. Ouro Preto, Julho/ Setembro, M. S. BARATA, D. C..C. DAL MOLIN, Avaliação preliminar do resíduo caulinítico das indústrias de beneficiamento de Caulim como matéria- prima na produção de uma metacaulinita altamente reativa, P. R. R. SILVA, L. R. M ANDRADE, FSD. ARAÚJO, J. Y. P. LEITE, Flotabilidade do Caulim utilizando coletor catiônico Duomeent (I Congresso de Pesquisa e Inovação da Rede Norte Nordeste de Educação Tecnológica Natal/RN, 2006). C. G. COSTA, S.A. DE MEDEIROS, M. D. P. D. INGUNZA, O. F. S. JUNIOR, E. R. DANTAS, Valorização do rejeito proveniente do beneficiamento de Caulim do município de Equador/RN, V. R. L. CONSTANTINO, K. ARAKI, D. O. SILVA, W. DE OLIVEIRA, Preparação de compostos de alumínio a partir da bauxita: Considerações sobre alguns aspectos envolvidos em um experimento didático. (Química Nova, vol 25, nº3, São Paulo, Maio, 2002). S. S. P. FLORES, R. F. NEVES, Alumina para utilização de cerâmica, obtida a partir do rejeito de beneficiamento de Caulim. Departamento de Engenharia Química, Universidade Federal do Pará/ Belém, PA, I. R. WILSON, H. S. SANTOS, P. S. SANTOS, Caulins brasileiros: Alguns aspectos da geologia e da mineralogia (Brazilian Kaolins: some aspectos of the geology and mineralogy). Cerâmica vol 44, nº , São Paulo May/ June/ Jully/ Aug F. A. N. G. DA SILVA, Estudo de Caracterização tecnológica e beneficiamento do Caulim da região Borborema Seridó (RN), Dissertação de mestrado, R. R. MENEZES, R. R. DE ALMEIDA, L. N. L. SANTANA, G. A. NEVES, H. L. LIRA, H.C. FERREIRA, Análises da co-utilização do beneficiamento do Caulim e serragem de granito para produção de blocos e telhas cerâmicos. Unidade Acadêmica de 18

24 Engenharia de Materiais, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, UFCG, Campina Grande/PB, Junho, L. N. L. SANTANA, M. F. OLIVEIRA, M. I. BRASILEIRO, H. I. LIRA, G. de A. NEVES, R. R. MENEZES, Influência das matérias-primas em corpos cerâmicos contendo resíduo do Caulim (51º Congresso Brasileiro de Cerâmica 3 a 6 de Junho de 2007). A. C. da SIVLA, M. VIDAL, Impactos ambientais causados pela mineração e beneficiamento de Caulim. Apr/ June, SILVA, A. C., Avaliação da contaminação por crômio de ecossistemas aquáticos situados próximos a curtumes em Minas Gerais, Viçosa: Universidade Federal de Viçosa, Dissertação de mestrado, R. C. FEITOSA, G. S. G., L. A. de ANDRADE, F. T. C. BEZERRA, Utilização do rejeito de Caulim na composição de substratos para emergência de plântulas de Cuité (Crescentia Cujete L.), Universidade Federal da Paraíba, Centro de Ciências Agrárias, Areia PB, WILLIAMS, D. D., BUGIN, A., REIS, J. L. B. C, Manual de recuperação de áreas degradadas pela mineração: Técnicas de revegetação, Brasília: IBAMA, p. 19

25 ANEXO A Processos químicos Figura B3: Amostras já pesadas e cobertas com o fundente Fonte: LAM Laboratório de Análises Minerais da UFCG, Procedimento da abertura (lixiviação) da amostra Foto B4: Amostra dissolvida no fundente pelo Bico de Busen Fonte: LAM Laboratório de Análises Minerais da UFCG,

26 ANEXO B Varredura dos rejeitos de Caulim realizada pelo MEV (Microscopia Eletrônica de Varredura) Amostra de Caulim Município de Assunção/PB Caulim Borra Tipo: Úmido Figura C.1: Varredura 1 Fonte: Laboratório de Dispositivos e Nanoestruturas (LND) da UFPE,

27 Figura C2: Varredura 2 Fonte: Laboratório de Dispositivos e Nanoestruturas (LND) da UFPE, Amostra de Caulim Município de Equador/RN Caulim Sarrabulho Tipo: Úmido/Fino Figura C3: Varredura 3 Fonte: Laboratório de Dispositivos e Nanoestruturas (LND) da UFPE,

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