Título do projeto: Caracterização geometalúrgica de minérios de ferro itabiríticos com baixa seletividade no processo de flotação catiônica reversa.

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1 Título do projeto: Caracterização geometalúrgica de minérios de ferro itabiríticos com baixa seletividade no processo de flotação catiônica reversa. Área de Concentração/Linha de Pesquisa: Caracterização de Minérios Possíveis orientadores: Antônio Eduardo Clark Peres Justificativa/motivação para realização do projeto: Em busca de maximizar o aproveitamento da reserva mineral da empresa Samarco Mineração S.A faz-se necessário conhecer e entender as razões que levam à baixa seletividade de certos minérios da região denominada L2 frente ao processo de flotação. Desta forma o trabalho propõe um estudo de caracterização geometalúrgico aprofundado buscando não só o entendimento técnico destes minérios, mas também indicar soluções de processamento que sejam industrialmente viáveis. Objetivos: Este projeto de mestrado tem como objetivo geral caracterizar geometalurgicamente 52 amostras de minérios provenientes da região denominada L2 do complexo de Alegria que apresentam baixa seletividade no processo de concentração por flotação catiônica reversa. Como objetivos específicos: verificar como as características físico-químicas destes minérios podem estar relacionadas com a baixa seletividade no processo de flotação e propor soluções técnicas industrialmente viáveis para o aproveitamento destes minérios. Estratégia experimental planejada para se alcançar os objetivos: Caracterização geometalúrgica das 52 amostras de minérios utilizando-se a infraestrutura de laboratórios da Samarco Mineração. Com os resultados encontrados na etapa de caracterização será feito uma avaliação estatística buscando encontrar correlações destes dados com a baixa seletividade dos minérios no processo de flotação. Principais referências consultadas: LASKOWSKI, J. S., CASTRO, S. Hydrolysis of metallic ions in mineral processing circuits and its effect on flotation. In: COM 2017 Conference of Metallurgists, 56, 2017, Vancouver: p. LELIS, D. F. Influência de cátions Ca2+, Mg2+ e Mn2+ na flotação reversa de minério de ferro. Ouro Preto: Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto, p. (Dissertação de Mestrado, Curso de Pós-Graduação em Engenharia Mineral). 1

2 1. Introdução As jazidas lavradas pela Samarco Mineração situam-se no complexo de Alegria que por sua vez se encontra na porção leste do Quadrilátero Ferrífero, abrangendo os municípios de Mariana e Ouro Preto, MG. A área do L2 está situada na região norte do Sinclinal de Alegria, na porção central da Mina de Alegria Norte, compreendendo uma área de aproximadamente m² (Figura 1). Figura 1 Mapa da Mina de Alegria Norte (coordenadas local) com destaque para área do L2 (amarelo). O nome L2 foi atribuído a essa área devido à presença de um corpo de hematita compacta (Lente 2), assim como os outros existentes na Mina de Alegria (VALE), L1, L3, L4, etc... Na área em questão ocorrem, na base, itabiritos anfibolíticos e itabiritos especularíticos envolvendo o corpo de hematita compacta, em uma região central, itabiritos martiticogoethitico-especularitico, martitico-especularitico-goethitico e especularitico-martitico, e no topo, itabirito anfibolítico. Com a evolução da lavra, foi constatada uma queda no teor de Fe do minério, devido à gênese do deposito, caracterizada por enriquecimento supergênico. Com isso evidenciou-se dificuldades em obter a especificação necessária para o produto final dos concentradores da Samarco, quando certos materiais da região central do L2 são lavrados em proporções significativas da blendagem. Estas mudanças acarretaram na necessidade de maior conhecimento geometalúrgico. A partir de uma pré-caracterização inicial do material verificou-se que suas características macroscópicas predominantes são: cor cinza arroxeada, pouco fraturado a fraturado, bandado e extremamente friável, chegando a possuir desagregação pulverulenta, onde nas análises granulométricas, o acumulado na peneira de 9,530 mm (3/8 ) em geral é inferior a 15%. Assim como teores de Al 2 O 3 acima de 0,6%. Com relação aos testes de processo as principais características são: dificuldade de obtenção de Sílica (SiO 2 ) no concentrado, baixo requerimento energético na moagem e alto 2

3 grau de liberação (80% a 100%) no acumulado da fração 100#. O baixo teor de ferro destes minérios não explica por si só a baixa seletividade no processo de flotação uma vez que mesmo com dosagens mais altas de coletor não há melhora na qualidade do concentrado. RODRIGUES (2016) estudou a influência do grau de liberação dos minérios de Alegria na etapa de flotação, aquelas amostras de minérios que apresentaram condições desfavoráveis de liberação tiveram baixa seletividade no processo de flotação. Por sua vez os minérios de região de L2 apresentam alto grau de liberação indicando não haver relação desta propriedade com o baixo desempenho na flotação. Íons metálicos podem hidrolisar em ambientes aquosos dependendo do ph. Em geral espécies não hidrolisadas, Me 2+, predominam em soluções ácidas, enquanto MeOH +, Me(OH) 2 e Me(OH) 3 - se apresentam em ph alcalino. Íons metálicos podem aparecer em polpas de flotação não somente quando adicionados como ativadores, mas também podem estar presentes como resultado do processo em que diferentes minerais solúveis atuam (LASCELLES e FINCH, 2002). FUERSTENAU e PALMER (1976) demonstraram que o quartzo (mineral que possui carga negativa em quase toda faixa de ph) não flota com coletores aniônicos no entanto o mesmo pode ser ativado por íons metálicos que formam hidróxidos-complexos em certas faixas de ph e se adsorvem na superfície do mineral podendo também atuarem com depressores. LASKOWSKI e CASTRO (2017) avaliaram os efeitos da presença de íons metálicos na flotação de molibdenita. Observaram que o íon Mg 2+ presente na água utilizada nos testes de flotação agia como depressor da molibdenita. Como resultado do estudo indicaram duas soluções possíveis, a precipitação do íon Mg 2+ ou a realização da flotação da molibdenita em um faixa de ph mais baixa utilizando a pirita como depressor. ARAÚJO (1982) estudou a influência dos íons de alumínio provenientes da dissolução de argilominerais na flotação catiônica reversa de minério de ferro. Inicialmente ARAÚJO (1982) concluiu que ocorre abstração (termo utilizado pelo autor, pois podem ocorrer tanto adsorção como a precipitação de hidróxidos formados na solução) de íon de alumínio na superfície do quartzo na faixa de ph entre 3,5-10,0 com pico de máxima abstração entre ph 7,0-8,5. Como era de se esperar nos picos de abstração ocorreram os piores resultados de flotabilidade do quartzo, utilizando amina como agente coletor. ARAÚJO (1982) também avaliou o efeito dos íons de alumínio na presença de amina e amido. O amido é utilizado como depressor nos processos de flotação catiônica reversa de minério de ferro. O amido se adsorve preferencialmente na superfície da hematita em relação ao quartzo. Na ausência dos íons de alumínio obteve-se alta flotabilidade do quartzo em praticamente toda faixa de ph, mesmo na presença do amido. Já na presença de íons de alumínio (120 mg/l de solução) houve uma queda drástica na flotabilidade do quartzo, segundo o autor uma possível justificativa seria a diminuição da repulsão eletrostática ocasionada pela adsorção dos íons de alumínio na superfície do quartzo fazendo com que o amido conseguisse deprimir o quartzo. LELIS (2014) ao estudar a influência dos íons Ca 2+, Mg 2+ e Mn 2+ na flotação catiônica de minério de ferro observou que para concentração da ordem de 200 mg/l de sais de CaCl 2, MgCl 2 e MnCl 2 as espécies resultantes da dissolução destes sais deprimem fortemente tanto o quartzo como a hematita impactando negativamente a flotabilidade do quartzo. Verificou-se também que o uso do complexante EDTA, nas concentrações de 400 3

4 mg/l para CaCl 2, 600 mg/l para MnCl 2 e 700 mg/l para MgCl 2, restabeleceu a flotabilidade de ambos minerais, após condicionamento com os sais na concentração de 200 mg/l. 2. Materiais e Métodos As amostras de minério da região de L2 foram coletadas em agosto de 2017 através de furos de sonda de perfuratriz com malha de 12 m por 12m com profundidade de 8 m. Caracterização geometalúrgica das amostras: Preparação das amostras (britagem, peneiramento, moagem, quarteamento); Granulometria (peneiramento série Tyler e Mastersizer para fração menor que 37 µm); Requerimento energético de moagem (método Donda); Cinética de moagem (método Donda): Deslamagem; Flotação (células de bancada Wemco de 2400 ml); Cinética de flotação; Superfície específica (Blaine); Análise química (espectrômetro de emissão óptica com plasma acoplado indutivamente e dicromatometria para determinação do teor de ferro); Análise mineralógica (microscopia ótica de luz refletida); Grau de liberação (microscopia ótica de luz refletida). 3. Infraestrutura e Recursos Necessários A infraestrutura necessária para a realização do projeto será disponibilizada pela empresa Samarco Mineração que dispõe de laboratório de processo onde serão realizados os testes de flotação e moagem, laboratório químico onde serão feitas as analises químicas e de superfície específica, laboratório físico que será utilizado para preparação e peneiramento das amostras e laboratório de mineralogia para analise mineralógica e determinação de grau de liberação. 4. Cronograma de Execução 4

5 5. Referências Bibliográficas ARAÚJO, A. C. Influência de íons de alumínio e caolinita na flotação catiônica do quartzo e hematita. Belo Horizonte: Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais, p. (Dissertação de Mestrado, Curso de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica e de Minas); FUERSTENAU, M. C., PALMER, B. R.; Anionic flotation of oxides and silicates, In: Transactions of the American Institute of Mining and Metallurgical Engineers (AIME 232), A. M. Gaudin Memorial Volume 1, p , 1976; LASCELLES, D., FINCH, J. A.: Quantifying accidental activation Parts I & II. In: Minerals Engineering, Elsevier Science Publishers n15. p , LASKOWSKI, J. S., CASTRO, S. Hydrolysis of metallic ions in mineral processing circuits and its effect on flotation. In: COM 2017 CONFERENCE OF METALLURGISTS, 56, 2017, Vancouver: p. LELIS, D. F. Influência de cátions Ca2+, Mg2+ e Mn2+ na flotação reversa de minério de ferro. Ouro Preto: Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto, p. (Dissertação de Mestrado, Curso de Pós-Graduação em Engenharia Mineral). RODRIGUES, R. S. Grau de Liberação de Diferentes Tipos de Minério de Ferro das Minas de Alegria (Mariana-MG) e sua Influência nas Etapas de Cominuição e Concentração. Belo Horizonte: Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais, p. (Dissertação de Mestrado, Curso de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica e de Minas, Tecnologia Mineral). 5