Flutuação de sulfuretos do estéril da antiga mina da Escádia Grande (Góis)

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1 i Versão online: Comunicações Geológicas (2014) 101, Especial II, IX CNG/2º CoGePLiP, Porto 2014 ISSN: X; e-issn: X Flutuação de sulfuretos do estéril da antiga mina da Escádia Grande (Góis) Flotation of sulphides of the heap tailings of the old mine of Escádia Grande (Góis) N. Mondlane 1, F. Pita 1*, J. Pratas LNEG Laboratório Nacional de Geologia e Energia IP Artigo Curto Short Article Resumo: As antigas minas e suas escombreiras têm sido objecto de trabalhos, desde estudos de impacte ambiental e formas de mitigar esses impactos, a estudos sob a vertente económica no sentido de avaliar da possibilidade de retratar o material de escombreira. Este trabalho tem como objectivo a flutuação dos sulfuretos do estéril da escombreira da antiga mina de ouro da Escádia Grande (Góis). Analisou-se a influência de vários reagentes tendo-se obtido significativas recuperações de galena, calcopirite, blenda e argentite mas menores recuperações para a arsenopirite e ouro. Palavras-chave: Flutuação, Reagentes, Sulfuretos, Escombreira. Abstract: The old mines and their heaps have been the subject of work, from environmental impact studies and ways to mitigate these impacts, to the economic aspect in order to evaluate the possibility of portraying the material heap. This work aims to float the sulphide minerals of the heap tailings of the old gold mine of Escádia Grande (Góis). Are analyzed the influence of several reagents and are obtained significant recoveries of galena, chalcopyrite, sphalerite and argentite but lower recoveries for arsenopyrite and gold. Keywords: Flotation, Reagents, Sulphides, Tailing dump. 1 Departamento de Ciências da Terra, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade de Coimbra. * Autor correspondente / Corresponding author: fpita@dct.uc.pt 1. Introdução A flutuação é o método de beneficiação de minérios mais importante e mais versátil na indústria mineira, tratando actualmente cerca de dois terços da produção mundial. Baseia-se no diferente grau de molhabilidade dos minerais, tendo por base a adesão selectiva de alguns minerais para com o ar (hidrófobos) e de outros para com a água (hidrófilos). O grau de hidrofobicidade pode ser modificado através da adição de reagentes. Crozier (1992) e Fuerstenau et al. (2007) classificam os reagentes em cinco classes: coletores, ativadores, modificadores, depressores e espumantes, existindo em cada uma destas classes numerosos tipos de reagentes. Embora todos eles tenham uma função importante, os coletores desempenham geralmente o papel principal no processo de flutuação. Apesar dos imensos trabalhos relativos ao processo de flutuação, que levaram à descoberta de muitos reagentes e da sua afinidade para os diferentes minerais, cada minério é um caso particular, sendo impossível seleccionar previamente os reagentes e a sua concentração a partir apenas do conhecimento dos minerais existentes. Assim, para cada minério, é necessário realizar ensaios experimentais de modo a encontrar as condições que permitam uma boa separação por flutuação. Numa exploração mineira o material rejeitado no processo de beneficiação, e designado por estéril, é depositado em escombreira. Apesar de numa determinada época um rejeitado possa ser considerado um estéril, sem valor comercial, esse mesmo produto, numa época diferente, pode vir a ser considerado potencialmente valorizável em face da subida das cotações dos metais ou do aparecimento de novas e mais baratas tecnologias de tratamento. Neste trabalho realizaram-se ensaios de flutuação, visando a concentração por flutuação de sulfuretos e outros minerais, do material proveniente da escombreira da antiga mina de ouro da Escádia Grande (Góis). Pretendemos analisar a influência de algumas das principais variáveis do processo de flutuação, nomeadamente ph, ativador, coletor e tempo de condicionamento, procurando assim as melhores condições operatórias. A mina da Escádia Grande situa-se na Serra da Lousã, freguesia de Alvares, concelho de Góis, distrito de Coimbra. O jazigo consta duma série de filões de sulfuretos auro argentíferos, tendo o quartzo como ganga, encaixados em xistos ante silúricos. A exploração da mina da Escádia Grande decorreu durante um período relativamente curto, entre 1940 e Ali trabalhavam cerca de 80 pessoas, sendo a extracção relativamente pequena, da ordem das toneladas de minério por ano, que era beneficiado na oficina mecânica ali existente (Carvalho, 1986). O quartzo era o mineral predominante, ocorrendo como minerais acessórios a arsenopirite, galena, blenda, pirite, calcopirite, ouro e argentite. A maior parte do ouro encontra-se associada à arsenopirite (Carvalho, 1986). Segundo este autor o minério ali extraído apresentava os seguintes teores médios: arsenopirite-3%; pirite-1,5%;

2 808 N. Mondlane et al. / Comunicações Geológicas (2014) 101, Especial II, galena-0,35%; calcopirite-0,2%; prata-178 g/t e ouro-19,5 g/t. O objectivo geral deste estudo é a flutuação dos sulfuretos do estéril da mina da Escádia Grande e analisar o desempenho de alguns reagentes. 2. Materiais e métodos O material (cerca de 150 kg) foi colhido na escombreira da antiga mina de ouro da Escádia Grande, tendo-se como critério de colheita a análise macroscópica da presença sulfuretos. O material foi posteriormente moído em laboratório a calibre inferior a 250 µm após o que foi homogeneizado. A análise mineralógica por Difracção de Raios X permitiu identificar os seguintes minerais: quartzo, micas, argilas, pirite, arsenopirite, galena, esfalerite, calcopirite, argentite e sulfuretos de cobre, níquel e estanho. As análises químicas (fluorescência de raios-x e espectrometria de absorção atómica) realizadas permitiram concluir que a composição média de alimentação foi a seguinte: As-0,47%; Pb-0,14%; Zn-0,24%; Cu-0,023%; Ag-50 g/t; Au-45 g/t. Os ensaios de flutuação foram realizados numa célula Denver com uma capacidade de 3 litros e com uma agitação de 2000 rpm. A concentração de sólidos na polpa foi de 15%. O processo de flutuação foi seleccionado com vista à flutuação dos sulfuretos e os reagentes utilizados foram os seguintes: sulfato de cobre (ativador); amil xantato de potássio - PAX e Aerofina 3418A (coletores); e metil isobutil carbinol - MIBC (espumante). O ph variou de 5 a 12 e foi controlado com soluções de hidróxido de sódio e de ácido sulfúrico. As concentrações analisadas de cada reagente foram as seguintes: sulfato de cobre - 0, 45, 90, 180, 270 e 360 g/t; amil xantato de potássio - 0, 12, 25, 50, 75 e 100 g/t; Aerofina 3418A - 0, 15, 30, 60 e 90 g/t; MIBC - 80 g/m 3. A sequência de adição dos reagentes foi a seguinte: regulador de ph, ativador, coletor e espumante, seguindo-se a flutuação durante cinco minutos. Realizaram-se ensaios a diferentes concentrações dos reagentes e a diferentes valores de ph, visando a obtenção das condições propiciadoras dos melhores resultados, isto é, maiores recuperações dos sulfuretos e do ouro. Cada um dos flutuados e afundados, depois de secos, foram pesados e posteriormente submetidos a análises químicas, permitindo assim a determinação do teor e da recuperação dos vários metais. 3. Resultados e discussão 3.1. Influência do amil xantato de potássio (PAX) Fez-se variar a concentração do amil xantato de potássio de 0 g/t até 100 g/t, tendo-se mantido constante o ph=10, a concentração de sulfato cobre (90 g/t), de Aerofina (30 g/t) e de MIBC (80 g/m 3 ). A recuperação dos metais foi máxima para concentrações intermédias de PAX (Fig. 1). Os piores resultados, isto é, menores recuperações e menores teores no flutuado foram obtidos na ausência de PAX. Para a concentração de PAX de 100 g/t, observou-se uma ligeira diminuição da recuperação do chumbo. A prata e o chumbo são os elementos que apresentam maiores recuperações, entre 72% e 86% e entre 69% e 87% respectivamente. O arsénio e o ouro apresentam as menores recuperações. A similitude de resultados para o arsénio e ouro resulta do ouro estar associado à arsenopirite. O zinco e o arsénio são os metais que apresentam maiores teores no flutuado, com valores entre 3,5% e 5,9% e entre 3% e 4%, respectivamente, sendo o ouro e a prata os metais que apresentam menor teor, com um teor médio de 0,1% e de 0,05%, respectivamente (Fig. 1). O teor dos diversos elementos varia de modo simétrico ao rendimento em peso (Rp), isto é, maior rendimento em peso traduz-se em flutuados menos ricos, em consequência da maior contribuição do arrastamento. Fig. 1. Influência da concentração de amil xantato de potássio no teor e recuperação dos metais no flutuado. Fig. 1. Influence of potassium amyl xanthate concentration in grade and recovery of metals in the floated.

3 Flutuação de sulfuretos Influência da concentração da Aerofina 3418A Fez-se variar a concentração do Aerofina 3418A de 0 g/t até 90 g/t, tendo-se mantido constante o ph=10, a concentração de sulfato cobre (90 g/t), de amil xantato de potássio (25 g/t) e de MIBC (80 g/m 3 ). A esfalerite é o mineral que apresenta um comportamento mais sensível à variação da concentração de Aerofina, pois a recuperação de zinco aumenta claramente com a concentração de Aeorofina (Fig. 2). Para o cobre, chumbo e prata a máxima recuperação foi obtida para concentrações intermédias de Aerofina. Para o arsénio e ouro não é visível qualquer influência significativa da variação da concentração de Aerofina. Observamos maiores recuperações para o Pb e Ag, atingindo-se cerca de 85%, enquanto que o arsénio e o ouro apresentam as menores recuperações (Fig. 2). O flutuado com maiores teores foi obtido para a concentração 60 g/t de Aerofina, resultado do menor rendimento em peso, traduzido na menor contribuição do arrastamento e consequente obtenção de flutuado com maior teor nos minerais flutuáveis. Os metais com maiores teores são o zinco e o arsénio com percentagens médias de 5,1% e 3,8%, respectivamente. A prata e o ouro são os metais que apresentam menores teores. Nos ensaios em que se usou elevada concentração de Aerofina obtiveramse baixos teores para todos os metais em consequência da formação de espuma mais estável, com menor acção da drenagem, que levaram à recolha de mais material no flutuado, fundamentalmente por arrastamento. Fig. 2. Influência da concentração de Aerofina 3418A no teor e recuperação dos metais no flutuado. Fig. 2. Influence of Aerophine 3418A concentration in grade and recovery of metals in the floated Influência do sulfato de cobre (CuSO 4 ) Os ensaios foram realizados a diferentes concentrações de CuSO 4, de 0 g/t até 360 g/t, tendo-se mantido constante o ph=10, a concentração de amil xantato de potássio (25 g/t), de Aerofina (30 g/t) e de MIBC (80 g/m 3 ). A recuperação de Pb, Zn, Cu e Ag é máxima para valores intermédios da concentração da CuSO 4, sendo menor a recuperação na ausência deste reagente (Fig. 3). A esfalerite é o mineral mais sensível à variação da concentração de CuSO 4. A flutuação do As e Au não é influenciada por este reagente. Também os máximos teores são obtidos para concentrações intermédias de CuSO 4, significando que as maiores recuperações se devem à flutuação verdadeira e não ao arrastamento. Este reagente mostra uma maior influência no processo de flutuação que o PAX e a Aerofina. A diminuição da recuperação de Pb, Zn, Cu e Ag para a máxima concentração de CuSO 4 pode ser justificada pelo facto deste reagente ser um oxidante de certos reagentes como é o caso dos xantatos. Assim, quando se adiciona o CuSO 4 em excesso, este pode oxidar significativas quantidades de xantato originando o dixantogeno em solução que pode levar à depressão dos sulfuretos ao invés de os activar (Monte et al., 2002). Continuamos a observar que o zinco é o metal mais abundante no flutuado e a prata e o ouro são os que apresentam menores teores. O arsénio e o ouro apresentam as menores recuperações, sendo esta directamente proporcional ao rendimento em peso, significando que a sua recuperação se deve fundamentalmente ao arrastamento. O zinco, arsénio e chumbo apresentam os maiores teores e a prata e o ouro apresentam os mais baixos teores. Os menores teores foram obtidos na ausência de sulfato de cobre. O teor dos vários elementos evolui de modo simétrico ao rendimento em peso Influência do ph As condições de realização destes ensaios foram as seguintes: CuSO 4-90 g/t, PAX-50 g/t, Aerofina 3418A-30 g/t e MIBC-80 g/m 3. Importa destacar a influência do ph na flutuação da arsenopirite e na esfalerite, pois o teor em As e Zn no flutuado diminuem com o aumento do ph (Fig.

4 810 N. Mondlane et al. / Comunicações Geológicas (2014) 101, Especial II, ). O teor dos restantes elementos não mostra ser influenciado pela variação do ph. Para o zinco e o arsénio a recuperação é maior para ph ligeiramente ácido tal como observado por Tapley & Yan (2003), observando-se uma diminuição acentuada para ph=12. Para os outros elementos a recuperação é maior para valores de ph intermédios, sendo menor para ph=5 e para ph superior a 11. Para ph ácido a esfalerite foi o mineral mais facilmente flutuado. O Pb, Ag e Zn, conduziram às maiores recuperações. Fig. 3. Influência da concentração de CuSO 4 no teor e recuperação dos metais no flutuado. Fig. 3. Influence of CuSO 4 concentration in grade and recovery of metals in the floated. Fig. 4. Influência do ph no teor e recuperação dos metais no flutuado. Fig. 4. Influence of ph in grade and recovery of metals in the floated Curvas granulométricas Na figura 5 representam-se as curvas granulométricas da alimentação e do flutuado relativo aos ensaios realizados com vista ao estudo da influência do PAX. Os vários flutuados apresentam uma granulometria semelhante e muito mais fina do que a alimentação. A percentagem de partículas com calibre superior a 150 µm existente no flutuado é quase nula. Nos vários flutuados cerca de 80% do material tem calibre inferior a 20 µm e na alimentação apenas 40% do material tem calibre inferior 20 µm. Aproximadamente 50% do material dos flutuados tem calibre inferior a 6 µm e cerca de 50% da alimentação tem calibre inferior a 50 µm. O calibre mais fino do flutuado resulta da maior facilidade de arrastamento das partículas finas e da maior dificuldade em flutuar as partículas grosseiras. Para todos os ensaios realizados os flutuados apresentam uma granulometria muito mais fina do que a alimentação. 4. Conclusões A flutuação da generalidade dos sulfuretos revelou-se eficaz pois obtiveram-se recuperações significativas. Embora a arsenopirite seja o sulfureto mais abundante no jazigo da Escádia Grande, obtiveram-se as menores recuperações de arsénio. O ouro apresenta um comportamento similar à arsenopirite em consequência do ouro estar associado àquele mineral. Os melhores resultados na recuperação de sulfuretos obtiveram-se pela combinação dos dois coletores (PAX e Aerofina 3418A) e do ativador (CuSO 4 ). Contudo, o uso de excesso de PAX, Aerofina 3418A e CuSO 4 penaliza o processo de flutuação, obtendo-se neste caso menores recuperações de todos os

5 Flutuação de sulfuretos 811 sulfuretos. A influência do ph varia substancialmente e de forma diferente para cada um dos sulfuretos, sendo mais acentuada na arsenopirite e esfalerite. Fig. 5. Curvas granulométricas dos flutuados e alimentação versus concentração de PAX. Fig. 5. Granulometric curves of floated and feed versus PAX concentration. O flutuado apresenta uma granulometria muito mais fina que a alimentação, consequência da maior facilidade de arrastamento das partículas finas e porventura da maior dificuldade em promover a flutuação das partículas grosseiras. Referências Crozier, R.D., Flotation. theory, reagents and ore testing. Pergamon Press. 343 p. Carvalho, A.D., Mina de Ouro da Escádia Grande - Apontamento Monográfico de Pesquisa. Ministério da Indústria e Energia, Direcção Geral de Geologia e Minas. Fuerstenau, M.C., Jameson, G., Yoon, R.H., Froth flotation. A century of innovation. Society for Mining, Metallurgy and Exploration, Inc. (SME). Littleton, Colorado, USA, 879 p. Monte, M.B.M., Dutra, A.J.B., Albuquerque, C.R.F., Tondo, L.A., Lins, F.F., The influence of the oxidation state of pyrite and arsenopyrite on the flotation of an auriferous sulphide ore. Minerals Engineering, 15, Tapley, B., Yan, D., The selective flotation of arsenopyrite from pyrite. Minerals Engineering, 16,