Título do projeto: Linha de Pesquisa: Justificativa/motivação para realização do projeto: Objetivos:

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1 Título do projeto: Caracterização químico-mineralógica-microestrutural de minério de ferro do Quadrilátero Ferrífero visando à produção de granulado Linha de Pesquisa: Tecnologia Mineral Caracterização de Minérios Justificativa/motivação para realização do projeto: Devido à crescente escassez de reservas com elevado teor, observa-se um movimento cada vez maior, por parte da indústria, de cominuir e gerar produtos a partir da fração fina do minério de ferro. Em meio a essa tendência, ainda existem reservas de minério de ferro no Quadrilátero Ferrífero com potencial de geração de granulado com qualidade para a indústria metalúrgica. A caracterização do minério viabiliza a avaliação desse potencial atestando ou não sua produção e qualidade para comercialização. Objetivos: Caracterização granulométrica e química da fração granulada das amostras de minério de ferro. Caracterização mineralógica e microestrutural das amostras, identificando e quantificando os minerais presentes e o tipo de associações entre eles. Fornecer parâmetros para análise de viabilidade de geração de produto para a siderurgia. Estratégia experimental planejada para se alcançar os objetivos: Amostragem, britagem, classificação por peneiramento, gravimetria, análise granulométrica por difração de laser, analise química por espectrometria de fluorescência de raios-x, difração de raios-x, microscopia eletrônica de varredura, microscopia de luz refletida, Mineral Liberation Analizer (MLA). Principais referências consultadas: NEUMANN, R., SCHNEIDER, C. L., NETO, A. A. Caracterização Tecnológica de Minérios Tratamento de minérios. 4.ed. Rio de Janeiro: CETEM, p. COSTA, J. C. V. Caracterização do itabirito dolomítico da Mina de Conceição, visando aproveitamento como matéria-prima na siderurgia. Belo Horizonte: Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais, p. (Dissertação, Mestrado em Tecnologia Mineral). BERTOLINO, L. C., BARBOSA, M. I. M., PORPHÍRIO, N. H. Caracterização Mineralógica de Minérios Parte I. 5.ed. Rio de Janeiro: CETEM, p FERNANDES, E. Z. Caracterização física, química, mineralógica e metalúrgica dos produtos granulados de minério de ferro. Tese de doutorado, Curso de Pós-graduação em Engenharia Metalúrgica e de Minas, Belo Horizonte: Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais, 2008, 299p. 1

2 1. Introdução O cenário atual da indústria minerária no que se refere ao minério de ferro, é de grande escassez de reservas minerais com elevados teores. Frente a essa realidade, cada vez mais o processo produtivo exige a realização da cominuição do minério de ferro e geração de produtos a partir das frações finas (-8,0mm), aumentando muito o valor dos custos de produção, devido à necessidade de realizar processos de concentração. Diante dessa forte tendência, ainda existem, em menor proporção, reservas de minério de ferro no Quadrilátero Ferrífero de Minas Gerais que geram ou com possibilidade de gerar o granulado (fração - 32,0mm +8,0mm) com qualidade de matéria-prima para a siderurgia e com baixos custos de produção. Essa possibilidade é analisada por meio da caracterização do minério. Ao longo do processo de avaliação de um minério, a etapa de caracterização tecnológica é de caráter determinante e indispensável quando se pretende realizar o aproveitamento do recurso mineral de maneira otimizada. Por meio da caracterização, é possível obter informações que subsidiam as tomadas de decisões, quanto à definição de rotas de processo ideal para as características específicas daquele minério (NEUMANN et al., 2004). Dentre as etapas de caracterização, alguns itens são fundamentais para que se obtenham as informações necessárias para o estudo. O fracionamento da amostra é uma etapa da caracterização que tem por objetivo facilitar o reconhecimento dos minerais através de sua individualização, compreender as propriedades físicas dos minerais e aprimorar a quantificação das fases. Esse estudo é realizado por meio da classificação por tamanho da partícula, bem como por densidade e susceptibilidade magnética (BERTOLINO et al.,2010). A realização da análise química global e por faixa granulométrica tem por finalidade o conhecimento da composição química do material de maneira qualitativa e quantitativa, fornecendo informações para as possibilidades de geração de produtos dentro das especificações exigidas nas diferentes faixas, bem como dados sobre a necessidade de métodos de concentração para o mineral trabalhado. A análise mineralógica na caraterização é a etapa mais complexa e com propósito de identificar e quantificar todos os minerais presentes em uma amostra de minério, bem como estudar sua morfologia e apontar as associações entre eles. É também possível fazer uma análise da textura da rocha e determinar a malha de liberação dos minerais. Todo o estudo deve ser orientado com vistas aos processos de separações e concentrações subsequentes, com objetivo de melhorar a recuperação do mineral de interesse. As informações obtidas na caracterização mineralógica podem auxiliar na sugestão de ensaios de concentração e formação do fluxograma de beneficiamento; na compreensão do comportamento dos minerais frente ao processo de tratamento do minério e na determinação da qualidade dos produtos obtidos nos ensaios realizados (BERTOLINO et al., 2010). O presente projeto tem como propósito final a caracterização tecnológica de um determinado minério de ferro do Quadrilátero Ferrífero, objetivando o conhecimento das características químicas, físicas, mineralógicas e microestruturais do mesmo, com foco na possibilidade de geração do produto granulado, de faixa granulométrica entre -32,0mm +8,0mm, que atenda às especificações requeridas pela indústria siderúrgica. 2

3 2. Materiais e Métodos Materiais Nesse projeto serão utilizadas amostras de minério de ferro de alto teor proveniente do Run of Mine de uma mina do Quadrilátero Ferrífero. Métodos Preparação inicial das amostras A amostra de minério de ferro será recebida, pesada e terá parte da mesma arquivada. A porção da amostra selecionada para os ensaios será inicialmente pesada e sua granulometria adequada à fração de 32,0mm por meio da britagem através do britador de mandíbulas. Posteriormente, o material será homogeneizado e quarteado por divisor de rifles, e serão retiradas alíquotas representativas de massa reduzida para os ensaios subsequentes de análise granulométrica, análise química e de caracterização mineralógica. Análise química A alíquota retirada para a análise química será britada e pulverizada para realização de análise por espectrometria de fluorescência de raios X, no laboratório de análises químicas, sendo analisados e quantificados os seguintes elementos e compostos: Fe, SiO 2, P, Al 2 O 3, Mn, TiO 2, CaO, MgO e K 2 O. A perda por calcinação (PPC) será determinada por gravimetria. Distribuição granulométrica Para a análise granulométrica da amostra, primeiramente será realizado um corte a seco na malha de 8,0mm. O retido nesse peneiramento será o foco do estudo do granulado. O material passante do corte a 8,0mm da série macro será direcionado a um peneirador série micro a úmido, utilizando a série de peneiras Tyler. As frações granulométricas serão secas em estufa e pesadas. A análise do material fino será realizada a partir do corte na malha de 0,045mm, sendo a polpa do material submetida à análise pelo método de difração a laser em meio líquido. Caracterização mineralógica Com o objetivo de identificar a constituição da amostra e quantificar mineralogicamente as fases minerais, será realizada a microscopia de luz refletida, a partir de confecções de seções polidas de fragmentos britados abaixo de 2,0 mm embutidos em resina. Por meio dessa análise é possível identificar as formas dos minerais, as características de superfície e associações entre eles. A difratometria de raios-x é uma técnica que permite a determinação das fases a partir do espectro gerado pela estrutura cristalina, portanto também será utilizada na identificação das espécies minerais, pelo método do pó. Para um estudo mineralógico ainda mais completo, a amostra será submetida a uma análise por meio do microscópio eletrônico de varredura (MEV) acoplado a um espectrômetro de dispersão de energia (EDS), que tem seu funcionamento baseado na interação de um feixe de elétrons alinhado com a amostra. O MEV fornecerá imagens em variados tons de cinza geradas pela interação do feixe com a superfície da amostra, o que permitirá verificar a morfologia de minerais. O EDS acoplado permitirá a complementação dos conhecimentos da amostra, realizando a identificação dos minerais pela sua composição química. 3

4 3. Infraestrutura e Recursos Necessários A homogeneização, quarteamento e retirada de alíquotas das amostras serão realizados no Laboratório de Tratamento de Minérios do Departamento de Engenharia de Minas da Universidade Federal de Minas Gerais. Aqui também serão realizadas as análises granulométricas. As análises de microscopia óptica, por difratometria de raios-x, por espectrometria de fluorescência de raios-x e granulometria fina por difração de laser, serão realizadas nos laboratórios do Departamento de Engenharia de Minas da UFMG. As análises microestruturais qualitativas e semiquantitativas por MEV-EDS serão realizadas no Centro de Microscopia da UFMG. Aqui também serão realizadas as análises microestruturais quantitativas pelo Mineral Liberation Analizer (MLA). Os ensaios metalúrgicos nas frações do granulado serão efetuadas nos laboratórios do Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais da UFMG. Os custos desta pesquisa serão cobertos pela empresa siderúrgica interessada na caracterização da fração de granulado do minério, 4. Cronograma de Execução O cronograma de execução do projeto está contido na tabela abaixo: 2017 ETAPAS JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ Preparação inicial das amostras Análise química Distribuição granulométrica Microscopia de luz refletida Interpretação de resultados Defesa da proposta de pesquisa Revisão Bibliográfica 2018 ETAPAS JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ Difratometria de raio-x Análise por MEV-EDS Interpretação de Resultados Revisão Bibliográfica Redação de um artigo e submissão a um periódico de renome Elaboração da tese Defesa da tese 4

5 5. Referências Bibliográficas SANTOS, L.D., BRANDÃO, P.R.G. LM (Light Microscopy), SEM and EDS study of microstructure of Brazilian iron ores. Microscopy and Analysis, John Wiley & Sons Ltd., Chichester, Inglaterra, issue70, vol.19, no.1, January 2005, p SAMPAIO, J. A., BRAGA, P. F. A., FRANÇA, S. C. A. Tratamento de Minérios: Práticas Laboratoriais. 1.ed. Rio de Janeiro: CETEM, p. NEUMANN, R., SCHNEIDER, C. L., NETO, A. A. Caracterização Tecnológica de Minérios Tratamento de minérios. 4.ed. Rio de Janeiro: CETEM, p. BERTOLINO, L. C., BARBOSA, M. I. M., PORPHÍRIO, N. H. Caracterização Mineralógica de Minérios Parte I. 5.ed. Rio de Janeiro: CETEM, p FERNANDES, E. Z. Caracterização física, química, mineralógica e metalúrgica dos produtos granulados de minério de ferro. Tese de doutorado, Curso de Pós-graduação em Engenharia Metalúrgica e de Minas, Belo Horizonte: Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais, 2008, 299p. 5