14 de maio de 2013 Belo Horizonte (MG)

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1 14 de maio de 2013 Belo Horizonte (MG) Empresa: Anglo American Trabalho premiado: Recuperação de nióbio contido no rejeito da concentração de apatita (Projeto Tailings) Categoria: Processo Autores: Paulo Guimarães Misk Joselito Dásio da Silva Revista Minérios & Minerales Tel.: (11)

2 RECUPERAÇÃO DE NIÓBIO CONTIDO NO REJEITO DA CONCENTRAÇÃO DE APATITA (PROJETO TAILINGS) Paulo Guimarães Misk Diretor de Operações Joselito Dásio da Silva Gerente de Produção

3 RESUMO A AngloAmerican Fosfato Brasil é uma empresa de mineração e produtos químicos fosfatados, onde seu bem mineral alvo é a apatita, porém dados de pesquisa mineral e operacionais mostram a presença constante do mineral pirocloro, com teores médios de alimentação do processo de concentração de apatita em 0,28 % de Nb 2 O 5. Durante as etapas de concentração de apatita, o pirocloro sofre enriquecimento, principalmente no rejeito da flotação, aonde chega a duplicar o teor inicial. O Projeto de recuperação de nióbio contido no rejeito de concentração de apatita da AngloAmerican Fosfato Brasil, chamado Projeto Tailings, consistiu na construção de uma planta de concentração com etapas de classificação, moagem, deslamagem, flotação de sílica, separação magnética, flotação de nióbio e transporte de concentrado por tubulação até a planta de lixiviação. A Planta Tailings entrou em operação em agosto de 2008 e representa 35% da produção de nióbio da. A partir de 2011, foi implementado um sistema de controle processo avançado com uso de inteligência artificial que controla e otimiza a produção. Como a Planta Tailings opera como uma unidade adicional às unidades operacionais existentes houve um impacto social positivo nas comunidades vizinhas, pois foi construída de acordo com os padrões socioambientais de desempenho da AngloAmerican na região, que são transparentes. Como um benefício direto para a comunidade, a contratação de 30 (trinta) novos funcionários para trabalhar nas áreas de manutenção, operação e suporte da planta. Além disso, o impacto ambiental do projeto é minimamente agressivo, na medida em que os rejeitos da nova planta de concentração têm o mesmo destino que antes do início das operações da planta. O custo de capital do projeto foi de US$ 32,3 milhões e o NPV 10 projetado e TIR foram, respectivamente, US$ 47 milhões e 32%.

4 A ANGLOAMERICAN A AngloAmerican é uma empresa de origem sul africana, com quase 100 anos em mineração. É um dos maiores grupos em mineração e recursos naturais do mundo, com operações na África, Europa, América do Sul e do Norte, Austrália e Ásia, gerando cerca de 110 mil empregos em todo o planeta. Líder global em platina e diamantes; metais básicos cobre e níquel; e outros minerais, como minério de ferro, carvão metalúrgico e carvão térmico. A empresa atua no Brasil desde 1973 e hoje está presente no país com quatro negócios: Minério de Ferro, com o Minas-Rio; Níquel, com operações em Barro Alto (GO) e Niquelândia (GO); Fosfato com operações em Ouvidor (GO), Catalão (GO) e Cubatão (SP) e Nióbio, presente nos municípios de Catalão (GO) e Ouvidor (GO). NIÓBIO NO BRASIL E NO MUNDO O Brasil detém os maiores recursos e reservas minerais de nióbio, representado pelo minério denominado pirocloro, localizado nos municípios de Araxá e Tapira, no Estado de Minas Gerais, Ouvidor no Estado de Goiás e em São Gabriel da Cachoeira, no Estado do Amazonas. Além das expressivas reservas de pirocloro, suficientes para as atuais e futuras necessidades de suprimento, o nióbio ocorre também nos minerais columbita e tantalita, em depósitos localizados no município de Presidente Figueiredo (Rondônia) em formações polímetálicas, juntamente com a cassiterita e outros minerais. O expressivo potencial das reservas brasileiras de pirocloro - cerca de 98% em termos mundiais - concede ao Brasil posição destacada no cenário internacional, pois além de

5 deter tais recursos é o maior produtor do minério, inclusive sob a forma de concentrado e do principal produto metalúrgico, a liga de ferro nióbio. Detentor das principais reservas minerais, o Brasil responde pela quase totalidade da oferta da liga ferro nióbio, metal e outros compostos. As empresas brasileiras possuem capacidades instaladas para a mineração e metalurgia, suficientes para o atendimento aos atuais níveis da demanda mundial, utilizam modernas tecnologias para a lavra, concentração e metalurgia e realizam investimentos significativos na ampliação e modernização do parque produtivo, como também na pesquisa e desenvolvimento de novos produtos a base de nióbio, estimulando o aumento, a diversificação e a utilização do nióbio em produtos siderúrgicos e metalúrgicos. Duas empresas brasileiras respondem pela totalidade da produção mineral - Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineração (CBMM), empresa pertencente ao Grupo Moreira Salles, localizada no município de Araxá, em Minas Gerais e a AngloAmerican () no município de Ouvidor em Goiás - ambas lavram o pirocloro. O Brasil, por meio da produção da CBMM e da AngloAmerican, responde por 93% da produção mundial, vindo a seguir, o Canadá (Niobec). APLICAÇÕES O nióbio possui muitas utilidades e aplicações em diversos ramos econômicos: da siderurgia a setores intensivos em tecnologia. A aplicação mais comum do nióbio, ao contrário dos demais metais refratários, encontra uso principalmente na siderurgia e ocasionalmente no segmento não metalúrgico.

6 Os produtos de aço recebem a classificação de planos e não planos. Os primeiros são constituídos por chapas grossas e finas laminadas a quente e a frio e os aços não planos estão os trilhos, barra de reforço para concreto, fio máquina, dentre outras aplicações. Existe um tipo de aço denominado (ARBL), aço de alta resistência e de baixa liga, que permite, por exemplo, a construção de estruturas de menor peso e custo reduzido. Para aumentar a resistência mecânica do aço, basta elevar o teor de carbono, contudo algumas propriedades do aço como soldabilidade, tenacidade e conformabilidade são prejudicadas neste caso. A indústria siderúrgica tem pesquisado uma alternativa que aumentasse a resistência mecânica do aço sem alterar as outras propriedades desejáveis. O nióbio, o titânio e o vanádio são alguns dos elementos utilizados na fabricação dos aços microligados, pois possuem uma alta afinidade com o carbono. No caso do nióbio as adições típicas são na faixa de 0,04%, ou seja, para cada tonelada de aço, são acrescentadas 400 gramas de nióbio. A vantagem do nióbio em relação ao vanádio e ao titânio é que ele possui maior resistência; mas ao utilizá-lo em conjunto com os outros elementos, pode possibilitar ganhos de sinergia à liga, como a adição de nióbio e titânio, por exemplo, na liga de alta resistência, confere uma qualidade melhor do produto. Este aço especial pode ser utilizado na construção de oleodutos e gasodutos e plataformas para exploração de petróleo em águas profundas, construção naval. Na indústria automobilística, o aço microligado pode ser utilizado em tiras laminadas a quente, conferindo alta resistência mecânica, utilizados em chassis de caminhões e rodas de veículos, enquanto as tiras laminadas a frio são utilizadas na fabricação de automóveis. Os aços microligados podem ser utilizados para fabricação de barras para concreto armado (vergalhões); utilizadas em construções civis; na área nuclear (fabricação de reatores nucleares) e em locais de alta atividade sísmica (terremotos); na fabricação de trilhos ferroviários, utilizados principalmente em curvas e desvios, onde o desgaste do aço é mais intenso. O nióbio é utilizado também na fabricação de aços inoxidáveis tanto a base de carbono como a base de ferro, o aço ferrítico, responsável por 10% do consumo mundial de nióbio. A principal utilidade deste aço está na produção de escapamentos automotivos. O aço inoxidável com nióbio garante melhor desempenho nas condições de trabalho em temperatura elevada, garantindo maior durabilidade à peça. O aço ferramenta é constituído, basicamente, por carbonetos de alta dureza, como cromo, tungstênio, molibdênio, vanádio e cobalto. No desenvolvimento do aço ferramenta de alto desempenho, o nióbio aparece como elemento formador de carbonetos (NbC). Muito utilizado para cilindros de laminadores e eletrodos para endurecimento superficial. Nos corpos moedores e as máquinas de jateamento são compostos por ferro fundido a base de nióbio e também é utilizado em discos de freios de caminhões. Em todos estes casos, o nióbio é adicionado, dando origem a carbonetos adequados para uso em situações severas de desgaste e abrasão. Dentre os materiais projetados para funcionar por longos períodos em atmosferas oxidantes e corrosivas, submetidas a temperaturas acima de 650º C, estão às superligas, que demandam o segundo maior consumo de nióbio depois da indústria do aço. Existem diversos tipos de superligas que utilizam nióbio, mas o destaque é liga INCONEL 718, com

7 teor de 53% de níquel (Ni); 18,6% de Cromo (Cr); 18,5% de Ferro (Fe) e 5,3% de Nióbio (Nb). A liga 718 é utilizada principalmente nos motores a jato e motores militares, como exemplo, a General Electric (GE) produz o motor CFM56, o motor a jato mais usado atualmente, contem aproximadamente 300 quilos de nióbio de alta pureza. Ela pode ser utilizada também em outras peças de motores como parafusos e eixos de rotor; na indústria nuclear; na indústria criogênica (referente ao uso de tecnologias para produção de temperaturas muito baixas, abaixo de -150º C, estado em que o elemento nitrogênio se encontra na forma líquida) e na indústria petroquímica. O nióbio metálico é um dos metais que mais resistem à corrosão, principalmente em meios ácidos e metais alcalino fundidos. Também é utilizado em componentes de lâmpadas de alta intensidade para iluminação pública, associado ao metal tungstênio (W), pois requer alta resistência mecânica, associadas à resistência corrosão pelo sódio (Na). Outra propriedade fundamental do nióbio é a supercondutividade, que é desaparecimento total da resistividade elétrica em temperaturas críticas próximas ao zero absoluto. Em estado puro, o nióbio encontra aplicação em aceleradores de partículas subatômicas. O Grande Colisor de Hádrons (LHC sigla em inglês), o maior acelerador de partículas do mundo, é um mega projeto envolvendo cientistas de diversos países, incluindo o Brasil. Localizado na fronteira entre a Suíça e a França, é um anel de 27 Km de circunferência, enterrado a 100 metros de profundidade e resfriado a 271,3 graus abaixo de zero. Visa detectar a existência de partículas elementares da matéria, inferidas pela física teórica, porém jamais observadas como o bóson de Higgs, o que poderia confirmar a existência da matéria escura e, consequentemente, confirmar as teorias atuais sobre a origem do universo. Neste supercondutor, há magnetos compostos pela liga nióbio-titânio. Outra utilidade do nióbio metálico está na indústria aeroespacial: a liga C-103 é composta de nióbio, háfnio e titânio são utilizados como material refratário por resistir a temperaturas acima de 1300 ºC e aceitar revestimentos contra oxidação, utilizados em propulsores e bocais de foguetes e está sempre presente na saia do motor Pratt & Whitney F100, um gerador de alta potência usado nos caças F15 e F16. O metal nióbio pode ser utilizado também em ligas de nióbio-titânio, para uso em implantes cirúrgicos; em componentes de nióbio-titânio resistentes à ignição, usados por mineradoras, principalmente na extração de ouro; em lâminas de nióbio puro usadas na produção de diamantes sintéticos; em plataformas marítimas, com cabos anódicos de nióbio platinizados para proteção catódica (contra corrosão) e para alvos de evaporação usados na indústria eletrônica e nas lâminas de barbear. O óxido de nióbio é utilizado na produção de cerâmicas finas como capacitores cerâmicos, lentes óticas, ferramentas, peças de motor e alguns elementos estruturais resistentes ao calor e a abrasão. A fabricação destes materiais requer óxido de nióbio de alta pureza. O óxido de nióbio com 99,9% de pureza é utilizado para a fabricação de peças cerâmicas, lentes óticas, condensadores e atuadores cerâmicos. A produção de monocristais de niobato de lítio, utilizados em filtros especiais de receptores de TV exige o teor de 99,99% de óxido de nióbio, ou seja, óxido de nióbio de altíssima pureza.

8 No ramo da catálise, compostos de nióbio têm sido utilizados para diversas reações de interesse industrial. A catálise muda a velocidade das reações químicas, contudo a substância catalisadora não se altera ao final da reação química. PROCESSO PRODUTIVO NA PLANTA TAILINGS O processo de concentração do pirocloro consiste nas etapas de classificação e moagem, separação magnética, deslamagem 1, condicionamento e flotação de silicatos, deslamagem 2, scrubbagem, deslamagem 3, deslamagem 4, condicionamento e flotação do pirocloro e transporte do concentrado em tubulação até a planta de lixiviação. Na Planta de Lixiviação, o produto lixiviado da Planta Tailings é misturado ao produto lixiviado da Planta Boa Vista, calcinado em um forno rotativo a uma temperatura de aproximadamente 850 C, resfriado, acondicionado em Big Bag e enviado para etapa posterior de metalurgia (aluminotermia). CLASSIFICAÇÃO E MOAGEM A classificação é realizada por hidrociclones e moagem de bolas em circuito fechado com a finalidade de adequar a granulometria do minério e liberar as partículas de pirocloro para possibilitar a flotação. SEPARAÇÃO MAGNÉTICA A Separação Magnética tem por objetivo retirar do circuito as partículas magnéticas que não contém pirocloro associado. DESLAMAGEM 1 O overflow da classificação é deslamado em ciclone de 40 mm com a finalidade de eliminar a maior quantidade de reagentes utilizado na flotação de apatita e também a fração menor que 10 micra (lamas). CONDICIONAMENTO E FLOTAÇÃO DE SILICATOS O condicionamento é realizado em ph alcalino entre 9,5 e 10,0, utilizando-se NaOH como regulador do mesmo e amido de milho como depressor de minerais ferrosos. A flotação de silicatos é imprescindível para obtenção de concentrados de pirocloro dentro das especificações.

9 DESLAMAGEM 2 O rejeito da flotação de silicatos é desaguado a fim de se reajustar a percentagem de sólidos para a próxima operação e eliminar parte dos resíduos do coletor de silicatos. SCRUBAGEM O underflow da deslamagem 2 é scrubbado com a finalidade de limpar as superfícies das partículas. DESLAMAGEM 3 O minério depois de scrubbado é novamente deslamado com a finalidade de eliminar lamas e resíduos de reagentes ainda presentes. DESLAMAGEM 4 Assegura que a flotação do pirocloro não sofra interferência de resíduos de reagentes ou de lamas. CONDICIONAMENTO E FLOTAÇÃO DE PIROCLORO O condicionamento é realizado em ph ácido em torno de 4,0, utilizando-se ácido fluossilícico como regulador do mesmo. A flotação do pirocloro éi realizada em estágios de concentração, Rougher, Scavenger e Cleaners. TRANSPORTE DO CONCENTRADO O transporte do concentrado de pirocloro é realizado por meio de bombeamento em tubulação até a Planta de lixiviação localizada a cerca de 2 km de distância, dentro da Planta de Concentração do Minério da Mina Boa Vista. REJEITOS DA PLANTA TAILINGS Os rejeitos gerados pela Planta Tailings são direcionados para barragens de rejeitos destinadas para este fim.

10 Fluxograma básico do processo de concentração de pirocloro Phosphates & Niobium Business Overview Sinergia entre plantas de fosfato e nióbio

11 Evolução da Produção da Planta Tailings Conheça os autores do projeto Paulo Guimarães Misk - Engenheiro de Minas pela UFMG, Pós-graduado em Finanças Empresariais Avançadas pela Fundação Getúlio Vargas (FGV) e MBA em Gestão Empresarial também pela FGV é atualmente diretor de Operações da Anglo American. Joselito Dásio da Silva Engenheiro de minas pela UFMG, tendo sido gerente de Operações de Mina na Namisa, atualmente exerce o cargo de gerente de Produção da Anglo American.