Caracterização Tecnológica de Rejeitos/Resíduos Sólidos de Mineração

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1 Caracterização Tecnológica de Rejeitos/Resíduos Sólidos de Mineração Prof a. Rosa Malena Fernandes Lima PPGEM/DEMIN/EM/UFOP .:

2 PROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MINERAL PPGEM/DEMIN/EM/UFOP ppgem.ufop.br Data da recomendação mestrado: 03/11/1997 Início: 01/01/1998 Data da recomendação doutorado: 12/2014 Início: 17/08/2015 Bolsas mestrado: CAPES: 13; CNPq: 3; FAPEMIG: 3 Bolsas de doutorado: CAPES: 3*; Fapemig: 2 Projetos de pesquisa: Órgãos de fomento oficiais : Fapemig, CNPq, Capes e Finep Empresas do setor mineral: Vale/ITV; Votorantim Metais Número de alunos: Mestrado: 58; Doutorado: 12

3 LINHAS DE PESQUISA Lavra de Minas 1. Lavra a céu-aberto e Subterrânea: Operações mineiras (carregamento, desmonte, etc.), operações complementares (drenagem, ventilação, iluminação, etc.). 2. Geomecânica e Geotecnia: Análise dos parâmetros geomecânicos de solos, rochas e maciços rochosos, dimensionamento e sustentação de escavações a céu-aberto e subterrâneas. Modelagem matemática de estruturas em rochas e solos. 3. Planejamento de Lavra: Otimização da cava e dimensionamento de frota; Geoestatística; Pesquisa Operacional e Análise Econômica de Empreendimentos. 4. Fechamento de Mina: Estabilidade em longo prazo das estruturas remanescentes da mina; DAM; Legislação minerária.

4 Tratamento de Minérios 1. Caracterização tecnológica de minérios e resíduos: Estudo das características mineralógicas e texturais, granulométricas e químicas de minérios e resíduos da indústria mineral, além de ensaios específicos para aplicação industrial. 2. Métodos de concentração, aglomeração de minérios e separação sólido-líquido: Métodos de concentração de minérios e resíduos; operações de espessamento de concentrados e rejeitos, filtragem e secagem de concentrados (Separação Sólido-Líquido); operações de sinterização, pelotização e briquetagem de finos de minérios (Aglomeração de Finos). 3. Operações complementares: Engloba as áreas de cominuição (britagem, moagem), classificação de minérios, peneiramento e manuseio de particulados.

5 CORPO DOCENTE Lavra de Minas 1. Adilson Curi 2. Christianne de Lyra Nogueira 3. Hernani Mota de Lima 4. Ivo Eyer Cabral 5. Jose Margarida da Silva 6. Milene Sabino Lana 7. Waldyr Lopes de Oliveira Filho Tratamento de Minérios 1. Carlos Alberto Pereira 2. Erica Linhares Reis 3. José Aurélio Medeiros da Luz 4. Rosa Malena Fernandes Lima 5. Otávia Martins

6 LABORATÓRIOS Lavra de Minas 1. Planejamento de Lavra Prof. Milton Brigolini Neme 2. Mecânica das Rochas Prof a. Christianne de Lira Nogueira 3. Mecânica dos Solos Prof. Waldyr Lopes de Oliveira Filho Tratamento de Minérios 1. Tratamento de Minérios - Prof a. Otávia Martins 2. Propriedades Interfaciais Prof a. Rosa Malena Fernandes Lima 3. Microscopia Ótica e Difração de Raios X Prof a. Rosa Malena Fernandes Lima 4. Espectroscopia Infravermelha/ Análise Termogravimétrica Prof a. Rosa Malena Fernandes Lima 5. Reologia de Polpa Prof. José Aurélio Mediros da Luz 6. Análises Químicas Prof a. Érica Linhares Reis

7 Caracterização tecnológica de minérios/rejeitos: Caracterização mineralógica: DRX,MO, MEV/EDS, IR, TG Caracterização física: Análise granulométrica, densidade, área superficial, porosidade Caracterização química: FRX, ICP/OES Ensaios tecnológicos específicos

8 Explotação de quartzito na Serra do Taquaral - Ouro Preto.

9 V I D R O Tabela 1 - Algumas especificações para areias industriais (99.5%> 200#) Cristal Teor (%) Uso SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 Outros (%) Vasilhame 92,76 3,779 0,127 TiO 2 0,034; CaO 0,06; MgO ; K 2 O 2,734; Na 2 O 0,114; PPC 0,373 Rec. plano 99,5 0,30 0,04 TiO 2 0,030 ; Cr 2 O 3 2 ppm MnO 2 0,002ppm; (min.) (max.) (max.) H u 0.05 (max. p/ todos) (95%>150#) Fibra ótica 98,5 (min.) 99,0 (min.) 0,5 (max.) 0,30 (max.) 0,035 (max.) 0,50 (max.) CaO + MgO 0,2 ; TiO 2 0,03; ZrO 2-0,01; H u 0,1; Cr 2 O 3-0,001 (max. para todos) Na 2 O 0,1; K 2 O 0,1, H u 0,5 (max. para todos) (95% <325#) Fundição Umidade e argila total 0,1 (max.) (20 to 200#) Construção civil 80 Areia grossa (2,4 a 4,8 mm) ; areia média (0,6 a 2,4 mm); areia fina (0,15 a 0,6 mm)

10 Quartzo (85%) Sericita (5%) 100 Cumulative undersize (%) Size (micrometer) Distribuição granulométrica da areia de quartzito Cianita (10%)

11 Tabela 2 Análise granuloquímica da areia de quartzito Tamanho (µm) Peso (%) Propriedades Físicas H u PPC Óxidos (%) Al 2 O 3 CaO Fe 2 O 3 K 2 O Li2 O MgO MnO < < < < < < <0.01 <0.01 < < < < < < < < < < Total ,02 4, ,19 <

12 Tabela 2 Análise granuloquímica da areia de quartzito (cont.) Tamanho (µm) Peso (%) Óxidos (%) Elementos (ppm) Na 2 O SiO 2 TiO 2 Co Cr Pb Zn < < < < < Total Table 3 Resultados da purificação das areias de quartzito por flotação Recuperação em massa Teores da areia purificada (%) (%) SiO 2 Al 2 O 3 F 2 O 3 Cr* Co* TiO

13 Lavra, produtos e resíduos de pedra sabão (Santa Rita de Ouro Preto)

14 Tabela 4 Especificações de talco para alguns usos industriais Usos Granul. Comp. Alvura Mineralogia Propriedades Outros (µm) Química (%) GE* Tintas (espalhador) 100% < 74 96,5% < 43 SiO 2 +MgO 75 Al 2 O 3 H 2 O H 2 O+M.Vol Partículas lamelares Inércia química, hidrofobicidade, alvura Peso específico 2,8 a 2,9 P.P.C. 7 Inseticida 90% < 43 ph Inércia química Adsorção Papel (carga) 95%< Inércia química, Sabão 2ª linha Plástico (carga e reforço) 99%<-53 Al 2 O 3 = 5; MgO 30,6; SiO 2 = 54; Fe 2 O 3 = 0,8; CaO = 0,1% Talco escuro 100%<74-77 Talco ou alvura - Inércia pirofilita química, alvura Inércia química, alvura - Umidade < 1%. Perda ao fogo 3% Isento de umidade

15 Tabela 5 Análise granuloquímica do resíduo de pedra sabão F.G. Peso Teor (%) # (%) Al 2 O 3 CaO Fe 2 O 3 MgO TiO 2 SiO 2 PPC ,0 2,35 0,0485 5,20 27,9 0, ,5 5, ,4 2,42 0,0458 5,31 28,2 0, ,0 5, ,2 2,93 0,0704 5,70 27,6 0, ,6 5, ,8 2,25 0,0939 5,46 27,3 0, ,0 5, ,90 1,80 0,0953 4,73 27,8 0, ,9 5, ,60 1,92 0,0625 4,47 28,3 0, ,7 5, ,80 2,57 0,0739 4,76 27,2 0, ,4 5, ,3 2,11 0,0744 4,51 28,0 0, ,5 5,79 Global 100,0 2,31 0,0707 4,96 27,8 0, ,9 5,85

16 Fração > 200# 64,66 65,15 65,58 63,3 61,47 61, Corrente (A) Não Magnético (%) Alvura (ISO) Fração < 200# ,3 91,19 97, ,22 54,33 54, Corrente (A) Não mag. (%) Alvura (ISO) Recuperação em massa e alvura da amostra de resíduo de pedra-sabão purificada por separação.

17 Tabela 3: Composição química da amostra de pedra sabão abaixo de 74µm in natura e dos produtos purificados por flotação na condição otimizada Constituinte Alimentação Rougher 2º Cleaner As 11,1 - - Teor Cu 13,4 3,45 0,926 (ppm) Ni Pb - - 8,80 Zn 85,8 67,0 64,4 Al 2 O 3 2,27 1,21 0,767 CaO 0,0580 0,0260 0,0180 Fe Teor 2 O 3 4,70 4,00 3,57 MgO 27,7 28,3 27,7 (%) TiO 2 0,0513 0,0383 0,0304 PPC 5,98 5,27 5,20 SiO 2 59,2 61,1 62,7 Recuperação em Massa (%) ,65 64,08 Alvura (ISO) 51,30 63,50 68,56 Obs.: Querosene e metassilicato de sódio: 500g/t; 150 g/t de MIBC

18 Fluxograma de planta de lavagem de minério de manganês de Morro da Mina (Reis, 2005).

19 Tabela 3 Análise granuloquímica do rejeito de minério de Mn Fração granul. (µm) Peso (%) Teor (%) Mn Fe SiO 2 Al 2 O 3 P Ca Mg Ba Ti ,4 26,23 3,77 30,90 6,56 0,07 1,89 1,30 0,12 0, ,5 21,64 3,84 39,03 6,52 0,07 1,62 1,32 0,13 0, ,4 21,74 3,57 38,38 6,83 0,07 1,61 1,38 0,14 0, ,8 23,44 3,38 35,39 7,36 0,06 1,65 1,46 0,13 0, ,8 26,11 3,11 30,49 7,38 0,06 1,77 1,51 0,11 0, ,5 29,66 2,96 25,94 7,25 0,07 1,95 1,53 0,08 0, ,4 29,15 3,01 23,96 6,92 0,07 2,03 1,61 0,08 0, ,0 29,52 3,09 23,33 6,30 0,10 2,12 1,77 0,08 0, ,2 26,85 4,06 23,39 6,84 0,13 2,01 1,68 0,09 0,36 Total ,63 3,32 26,72 6,56 0,08 1,94 1,59 0,09 0,09 Fonte: Pereira et al., 2014.

20 Tabela 4- Composição mineralógica dos finos do minério sílico-carbonatado de Morro da Mina. Mineral Fórmula química Peso (%) Espessartita (Mn-33.3%) Mn 3 Al 2 (SiO 4 ) Tefroíta (Mn-54.5%) Mn 2 (SiO 4 ) 15.0 Carbonatos: dolomita, magnesita, huntita e rodocrosita (Mn-47.8 %) Rodonita (Mn-41.9%) Micáceos: muscovita; biotita/flogopita (Ca, Mg)CO 3 ; MgCO 3 ; CaMg 3 (CO 3 ) 4 e MnCO (Mn,Fe, Mg, Ca) 5 (SiO 3 ) KAl 2 (Si 3 Al)O 10 (OH,F) 2; K(Mg,Fe) 3 [AlSi 3 O 10 ( OH,F) 2 ] 6.0 Quartzo SiO K-Feldspato KAlSi 3 O Opacos e outros: magnetita, rutilo, ilmenita, pirita/pirrotita,esfalerita, pentlandita, monazita e Fe 3 O 4, TiO 2, FeTiO 3, FeS 2, (Zn,Fe)S, (Fe,Ni)S 8, (Ce,La)PO 4.(H 2 O) e 16.0

21 Tabela 4 - Especificações de minério de manganês para indústria siderúrgica (Mendes e Oliveira, 1982) Minérios de manganês Elementos Teor % Alto teor de Mn Médio Teor de Mn Baixo Teor de Mn Mn mín 40 mín 35 mín Fe 8 máx 6 máx 10 máx SiO 2 + Al 2 O 3 12 máx 15 máx 20 máx P 0,18 máx 0,30 máx --- Cu + Pb + Zn 0,1 máx 0,25 máx --- Especificações químicas de minério de manganês para liga Fe- Si-Mn (Dmitrieve et al., 2003): Mn = 30 a 32%; Si = 28 a 30%

22 Método Teores (%) Rec. Mn Referência Mn SiO 2 (%) Concentração gravítica: 1 - Espiral de Humphrey 31,6 23,6 56,6 Reis (2005), Reis e Lima 2 - Mesa vibratória 31,5 25,9 59 (2007) Reis (2005) e Reis e Lima (2005) Flotação : Silva (2007), Lima et al.,. 1 - Oleato de sódio/metassilicato de sódio ,6 (2008) 2 - Sabão de óleo de arroz/metassilicato de sódio 3 - Oleato de sódio/fluorsilicato de sódio 4 Oleato de sódio/floatam T1 5 - Oleato de sódio/floatam M ,9 30,4 30, ,8 19,1 17,4 63,6 45,3 55,0 72,5 Silva (2007), Lima et al.,. (2008) Andrade (2010) Andrade (2010) Andrade (2010)

23 Tabela 6 Análise granuloquímica do rejeito calcinado Fonte: Pereira et al., 2014

24 Bibliografia Dimitriev, A. N.; Solomakhin, A.V; Kashin, V. V.; Vershkin, V. V., Making sinter from concentrate of low-grade manganese ore for use in production of ferrosilicomanganese. In: The Russian Academy of Natural Sciences. Metallurgist. 47, 3 4. Moraes, R. M. M Purificação de areias provenientes de resíduos de pedreira de quartzito por flotação. Dissertação de mestrado do PPGEM/EM/UFOP. 176p. Pereira, M. J Calcinação e sinterização de finos de minério de manganês sílicocarbonatad de Morro da Mina. Dissertação de mestrado do PPGEM/EM/UFOP. 166p. Reis, E. L. Caracterização de resíduos provenientes da planta de beneficiamento de minério de manganês sílico-carbonatado da RDM Unidade Morro da Mina. Dissertação de mestrado do PPGEM/EM/UFOP p. Resolução CEPE 5686 (anexo I: regulamento) ( Rodrigues, M. L.M Caracterização tecnológica de resíduos de pedra-sabão de oficinas de artesanato em pedra-sabão da região de Ouro Preto. Ouro Preto: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral, Universidade Federal de Ouro Preto.