Disciplina: Mineralogia e Tratamento de Minérios. Prof. Gustavo Baldi de Carvalho

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1 Disciplina: Mineralogia e Tratamento de Minérios Prof. Gustavo Baldi de Carvalho

2 Mineral Minério Jazida Mina Rocha

3 1. Minério é um mineral cuja prospecção e exploração industrial (mineração) é economicamente auto-sustentável. 2. Minerais dos quais são extraídos metais e outros produtos com vantagem econômica.

4 Exemplo: hematita (Fe 2 O 3 ) Dizemos que a hematita é um minério de ferro, pois é dele que se extrai o ferro, que é um metal. Os minérios mais comuns ocorrem sob a forma de óxidos, sulfetos, silicatos ou por metais nativos como, por exemplo, cobre e ouro.

5 Exemplos de minérios: Argentita: Ag 2 S - para a extração de prata Barita: BaSO 4 - para a extração de bário Barita

6 Bauxita: Al 2 O 3 - para a extração de alumínio Berilo: Be 3 Al 2 (SiO 3 ) 6 - para a extração de berílio Água-marinha (azul) Impureza: Cromo ou Vanádio Esmeralda (verde) Impureza: Ferro

7 Blenda ou esfarelita: ZnS - para a extração de zinco Bornita: Cu 5 FeS 4 - para a extração de cobre Bornita

8 Calaverita: AuTe 2 - para a extração de ouro Calcopirita: CuFeS 2 - para a extração de cobre Calcopirita

9 Calcocita: Cu 2 S - para a extração de cobre Calcocita

10 Cassiterita: SnO 2 - para a extração de estanho Cromita: (Fe,Mg)Cr 2 O 4 - para a extração de cromo Galena: PbS - para a extração de chumbo Hematita: Fe 2 O 3 - para a extração de ferro Ilmenita: FeTiO 3 - para extração de dióxido de titânio Magnetita: Fe 3 O 4

11 Molibdenita: MoS 2 - para a extração de molibdênio Molibdenita no quartzo

12 Ouro: Au - associado ao quartzo (SiO 2 ) e à pirite (FeS 2 ) Rutilo: TiO 2 Pirolusita: MnO 2 - para a extração de manganês Uraninita: UO 2 - para a extração de urânio Uraninita

13 Jazida mineral é uma concentração local de uma ou mais substâncias úteis que tenham valor econômico, seja na superfície ou no interior da Terra. Observação: Ainda que o termo seja mais associado a uma concentração de minerais, pode referir-se também à concentração de outras substâncias naturais, inclusive fósseis, tais como o carvão e o petróleo.

14 É uma escavação a céu aberto ou subterrânea, para extração de substâncias minerais.

15 É um agregado sólido que ocorre naturalmente e é constituído por um ou mais minerais. A camada externa sólida da Terra, conhecida por litosfera, é constituída por rochas.

16 As rochas podem ser classificadas de acordo com sua: Composição química Forma estrutural Textura Mais comum classificá-las de acordo com os processos de sua formação.

17 Pelo processo de formação, as rochas são classificadas como: Ígneas ou magmáticas: formadas a partir do resfriamento e da consolidação do magma. Sedimentares: formadas pela deposição de sedimentos (derivados da decomposição e desintegração de outras rochas) e posterior compressão destes. Metamórficas: formadas por qualquer uma das primeiras duas categorias, modificadas posteriormente pelos efeitos de temperatura e pressão.

18 Os minerais podem ser identificados pelas suas propriedades físicas macroscópicas determinadas através de ensaios simples. Uma identificação precisa, entretanto, requer o uso de equipamentos e técnicas sofisticadas. Microscopia ótica Difração de raios-x Microscopia eletrônica

19 1. Hábito cristalino 2. Transparência 3. Brilho 4. Cor 5. Traço 6. Dureza 7. Clivagem 8. Fratura 9. Densidade (peso específico) 10. Macla ou geminação

20 Forma habitual exibida pelos cristais, em decorrência de sua estrutura cristalina. Esta forma característica auxilia na identificação dos minerais. Entretanto, nem todos os minerais têm um hábito característico que possa ser usado em sua identificação.

21 Acicular Em forma de agulha, delgado e/ou pontiagudo. Exemplo: Rutilo (TiO 2 ) em quartzo Tufo de rutilo acicular encravado em quartzo (originário do Brasil, atualmente no Museu de História Natural de Londres)

22 Laminar Em forma de lâmina, delgado e achatado. Exemplo: Cianite (Al 2 SiO 5 )

23 Colunar Prismas compridos e delgados geralmente com crescimento paralelo. Exemplo: Calcite (CaCO 3 )

24 Enantiomórfico Hábito e características ópticas de imagem de espelho: cristais levógiros e dextrógiros. Exemplo: Quartzo (SiO 2 )

25 Dodecaédrico Dodecaedro, com 12 faces. Exemplo: Granada (Fe,Ca) 3 Al 2 (SiO 4 ) 3

26 Fibroso Prismas extremamente delgados. Exemplo: Serpentina - (Mg, Fe) 3 Si 2 O 5 (OH) 4

27 Laminar Estrutura em camadas, separação em folhas delgadas. Exemplo: Mica - K(Al,Mg,Fe) 3 Si 3 O 10 (OH,F) 2

28 Prismático Alongado, semelhante a um prisma: todas as faces do cristal são paralelas ao eixo-c. Exemplo: Turmalina - Na(Mg,Fe,Li,Mn,Al) 3 Al 6 (BO 3 ) 3 Si 6 O 18 (OH,F) 4 Turmalina sobre quartzo

29 Tabular Agregados compactos de cristais tabulares. Exemplo: Barite (BaSO 4 )

30 Capacidade de permitir a passagem da luz. Divide os minerais em translúcidos e opacos. O quartzo é translúcido. Os elementos nativos metálicos, óxidos e sulfetos são em sua maioria opacos.

31 Halita (NaCl) - translúcida Magnetita (Fe 3 O 4 ) - opaca

32 Depende da absorção, reflexão ou refração da luz pela superfície do mineral. O brilho de um mineral pode ser: Adamantino (diamante) Vítreo (quartzo) Metálico (galena, pirita) Sedoso (talco) Graxo, resinoso, nacarado, etc.

33 Diamante Pirita Quartzo Talco

34 A cor de um mineral resulta da absorção seletiva de comprimentos de onda da luz visível. Ocorre principalmente em virtude da presença de metais de transição (Fe, Cu, Ni, Cr, V). Ou devido à presença de defeitos cristalinos.

35 Alguns minerais possuem cores características, e são chamados idiocromáticos. Exemplo: malaquita CuCO 3 (verde)

36 Outros minerais apresentam cores variadas, em função da ocorrência de impurezas, e são chamados de alocromáticos. Exemplos: fluorita, quartzo, córindon Rubi lapidado Córindon (impureza: Cr) Safira azul lapidada Córindon (impureza: Fe ou Ti)

37 Cor do mineral em pó obtida ao riscá-lo contra uma placa de porcelana. Esta propriedade é útil para se identificar minerais opacos, que em geral apresentam traço colorido. A maioria dos minerais translúcidos ou transparentes têm traço incolor.

38 Hematita (Fe 2 O 3 ) Traço: vermelho Limonita (Fe 2 O 3 hidratado) Traço: marrom amarelado Magnetita (Fe 3 O 4 ) Traço: cinza

39 Expressa a resistência de um mineral à abrasão ou ao risco. Reflete a força de ligação dos átomos, íons ou moléculas da estrutura do material. Para os minerais, a escala de dureza comumente utilizada é a escala de Mohs, que se baseia na dureza relativa de 10 minerais utilizados como padrões.

40 Escala de dureza de Mohs OBS: a sequência dos minerais na escala de dureza de Mohs não se refere à magnitude absoluta desta propriedade, mas apenas indica que os minerais de maior dureza riscam os minerais de dureza menor.

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42 É a forma com que muitos minerais fraturam, segundo planos de fraqueza relacionados à suas estruturas cristalinas. Os tipos de clivagem são descritos pelo número e direção dos planos de clivagem. A clivagem auxilia na identificação dos minerais.

43 Planos de clivagem Clivagem em 1 plano Ex: muscovita (mica) Clivagem em 2 planos Ex: feldspato Clivagem em 3 planos Ex: halita

44 Mica (muscovita) clivagem em 1 plano.

45 Feldspato clivagem em 2 planos que se cortam em ângulos retos (90 ).

46 Halita clivagem em 3 planos que se cortam em ângulos retos (90 ), próprias do sistema cristalino cúbico.

47 Calcita clivagem em 3 direções que não se cortam em ângulos retos.

48 Fluorita e diamante clivagem em 4 planos, formando um octaedro.

49 Forma com que um mineral se quebra além daqueles planos dados pela clivagem. Além disso, nem todos os minerais apresentam planos de clivagem. Muitos apresentam apenas fratura. Os principais tipos de fratura são: conchoidal, plana, irregular.

50 Fratura conchoidal Forma de concha, com ranhuras concêntricas. Quartzo

51 Fratura plana Calcita na forma de calcário

52 Fratura irregular Serpentina

53 É a relação entre o peso de um mineral comparado com o peso de um igual volume de água. Exemplo: um mineral de densidade 3,0 g/cm 3 pesa 3x mais que um igual volume de água (1,0 g/cm 3 ). Mineral Densidade (g/cm 3 ) Mineral Densidade (g/cm 3 ) Halita 2,16 Calcita 2,71 Gipsita 2,32 Dolomita 2,85 Feldspato 2,56 2,70 Clorita 2,6 3,3 Argilas 2,5 2,8 Pirita 5,01 Quartzo 2,65 Magnetita 5,2

54 Intercrescimento regular de dois ou mais cristais de um mesmo mineral. Macla de espinélio (muito comum também no diamante) Estrela de Kepler: composição em macla de 2 tetraedros regulares

55 Quartzo (SiO 2 ) Pirita (FeS 2 )

56 Bornita (Cu 5 FeS 4 ) Adulária (KALSi 3 O 8 )

57 Calcita (CaCO 3 ) Aragonita (CaCO 3 )

58 Estaurolita (Fe,Mg,Zn)2Al9(Si,Al)4O22OH2

59 Dos milhares de minerais conhecidos, apenas poucos são considerados minerais formadores de rochas, ou seja, são constituintes essenciais das rochas mais abundantes da crosta terrestre. Isto porque a crosta é composta quase que em sua totalidade por apenas 8 elementos químicos. O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg

60 Mais de 70% da crosta terrestre é formada por oxigênio (46,6%) e silício (27,7%). Portanto, os silicatos formam a classe de minerais amplamente predominante na crosta terrestre, constituindo mais de 90% do seu volume. Dessa forma, torna-se conveniente dividir os minerais em silicatos e não-silicatos.

61 Os silicatos são os minerais mais abundantes na crosta terrestre. Seu radical iônico, a sílica (SiO 4 ) 4-, forma tetraedros que se unem entre si ou com cátions pelo compartilhamento dos átomos de oxigênio.

62 Tetraedro de sílica (SiO4)4-

63 Tetraedro de sílica (SiO4)4-

64 Olivinas Piroxênios Anfibólios Micas Feldspatos, plagioclases e feldspatóides Quartzo Minerais acessórios Minerais secundários Argilo-minerais

65 Os não-silicatos, apesar de representarem menos de 10% em volume da crosta terrestre, têm grande importância econômica. São aqueles cuja composição química é isenta de tetraedros de sílica (SiO 4 ) 4-.

66 Carbonatos Elementos nativos Fosfatos Sulfetos Sulfatos Haletos Óxidos e hidróxidos

67 Métodos macroscópicos Microscopia óptica Difração de raios-x Outras Microscopia eletrônica de varredura (MEV/EDX)

68 Envolvem a caracterização dos minerais através de técnicas baseadas em suas propriedades físicas, tais como: Hábito cristalino Brilho Cor Traço Dureza relativa Clivagem e fratura Densidade Macla (geminação)

69 Microscopia óptica de luz polarizada Identificação dos minerais por suas características morfológicas e ópticas. As propriedades ópticas variam de acordo com a estrutura cristalina e com a composição química do mineral.

70 Os minerais são anisotrópicos; portanto, a propagação da luz em seu interior acontece de forma diferente de acordo com a direção da propagação. Isto acontece porque a luz encontra diferentes tipos de ligações químicas e densidades de ocupação atômica nas diferentes direções.

71 Entre as características ópticas dos minerais, o índice de refração e a birrefringência estão entre as mais importantes para a identificação de minerais.

72 Índice de refração (n): Razão entre a velocidade da luz no vácuo (c) e a velocidade da luz no mineral (v) Ou seja, n = c n = v

73 Birrefringência Efeito provocado pela anisotropia óptica de certos minerais, que consiste na divisão de um raio de luz em dois, com velocidades distintas e portanto com distintos ângulos de refração.

74 Birrefringência A birrefringência de um mineral é dada numericamente como sendo a diferença entre o seu maior (n max ) e o seu menor (n min ) índice de refração. δ = n max - n min Quanto maior esta diferença, mais birrefringente é o mineral.

75 Birrefringência Exemplos de minerais e suas birrefringências: Mineral Rutilo Calcita Titanita Zircão Peridoto Turmalina Coríndon δ = n max - n min 0,287 0,172 0,120 0,059 0,036 0,018 0,008 Alguns minerais, como o diamante, são monorrefringentes

76 Os raios-x são emissões eletromagnéticas de natureza semelhante à luz visível. Apresentam menor comprimento de onda (maior frequência) do que a luz visível. Portanto, possui maior poder de penetração no sólido do que a luz visível.

77 Princípio: incidência de um feixe de raios-x com comprimento de onda definido na amostra. Os elétrons dos átomos do retículo cristalino passam a vibrar na mesma frequência dos raios-x incidentes, reemitindo ondas em ângulos definidos pelas direções e planos da estrutura cristalina.

78 Assim, é possível medir as distâncias entre planos de átomos na estrutura cristalina e a densidade atômica nestes planos. Portanto, cada substância sólida cristalina possui seu padrão característico de difração de raios-x. A identificação de um mineral desconhecido é feita comparando seu espectro de difração com o de padrões disponíveis em bancos de dados.

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