ÁREA
Iniciação Científica
Autores
Batista, M.Y.B. ((UFOPA/CAMPUS JURUTI)) ; Santos, N.S. ((UFOPA/CAMPUS JURUTI)) ; Mendes, J.C. ((UFOPA/CAMPUS JURUTI)) ; A. R. Barreto, I. (UFPA) ; S. Saldanha, L. (UFPA) ; A M Figueira, B. (UFPA/CANAN)
RESUMO
Óxidos de Mn constituem o principal grupo de minerais dos minérios de alto valor de uma das principais mina de Mn do Brasil, a mina do Azul. Sua caracterização é de grande relevância tanto do ponto de vista tecnológico (geológico e mineralógico), quanto tecnológico (metalúrgico). Neste trabalho, apresenta-se os resultados de caracterização mineral por difratometria de raios-X e análise térmica. Os resultados mostraram que o minério é formado basicamente pelos minerais de óxidos de Mn: birnessita, nsutita e pirolusita, que tem estabilidade térmica até a 500º C. Acima desta temperatura, transições de fases ocorrem para a formação de fases Mn2O3 e Mn3O4.
Palavras Chaves
Caracterização; Minério; Óxidos de Mn
Introdução
Desde a antiguidade os minerais de óxidos de manganês são utilizados pela humanidade. As mais antigas referências mostram que desde a época dos faraós o mineral pirolusita, o mais conhecido óxido de manganês, já era empregado na fabricação de vidros. Entretanto, o conhecimento da mineralogia destes óxidos, quando comparado com outros grupos, como os silicatos, por exemplo, ainda é relativamente pequeno. Isto é devido, principalmente, a baixa cristalinidade e complexa composição química destes minerais, aspectos que dificultam a sua caracterização mineral (Habashi, 1997). Estes minerais são formados por “blocos de construção” de octaedros MnO6, interligados entre si pelos vértices e arestas, gerando uma larga variedade de arranjos estruturais entre túneis (tipo zeólitas) e camadas (tipo argilominerais). Devido à mista valência do manganês (+2, +3 e +4) ou (+3 e +4) nos octaedros, cátions mono e divalentes estão presentes nos túneis e camadas para balanço de carga nestas estruturas (Post, 1999). Estes minerais são a base de corpos de minério de Mn em diversas minas na Região Amazônica tais como Serra do Navio (Amapá), Urucum (Mato Grosso), Mina do Azul e Buritirama (Pará). Dentro desse contexto, este trabalho visou desenvolver um estudo de caracterização mineral de minério de Mn da atual mina do Azul por difratometria de raios-X e análise termal (TG-DTA).
Material e métodos
A caracterização por DRX, usou-se um difratômetro de bancada D2Phaser (Bruker), com goniômetro de varredura vertical e um tubo de cobre (CuKa = 1.5406 Å) de 400 W de potência, com uma geometria de Bragg Brentano no modo contínuo, velocidade de varredura de 0,25° /min, tendo como sistema de detecção um detector rápido modelo LynxEye. A tensão foi de 30 kV e 10mA, respectivamente. As curvas de TG e DTA foram obtidas num termoanalisador Stanton Redcroft que tem um forno cilíndrico vertical, com conversor digital acoplado a um microcomputador. As análises foram feitas em um cadinho de platina, com aquecimento de 20°C/min, temperatura inicial e final variando de 20°C a 1100°C, respectivamente.
Resultado e discussão
A Fig. 1 mostra o difratograma de raios-X da amostra de minério de oxido de Mn.
Para esta amostra, foram observados picos a 12 e 25º (2theta), que neste caso
são referentes a presença da fase birnessita, com sistema monoclínico e grupo
espacial C2/m (PDF 43-1456). O alto background, alargamento e assimetria dos
picos, indicam um baixo grau de ordenamento estrutural da fase presente. Também
foi observada a presença de picos a 22, 34 e 37 º (2 theta) referentes a fase
nsutita (PDF 00-014-0615), bem como de pirolusita (PDF 004-0591), conforme
observado pelo intenso pico a 37 e 42º (2 theta). É importante observar que as
fases minerais presente neste minério estão de acordo com a mineralogia descrita
da mina do Azul nos estudos de caracterização de COSTA et al. (2005). O efeito
do tratamento termal na amostra foi estudado através das curvas TG/DTA e
monitorado por difração de raios-X, que na curva TG/DTA mostrou a presença de
dois eventos termais endotérmicos que totalizaram 15 % em perda de massa. A
primeira perda com total de 11 % e com pico endotérmico próximo a 600º C,
refere-se a conversão dos minerais de Mn em uma única fase, Mn2O3. Enquanto a
segunda, com perda aproximada de 4 %, (em torno de 1000º C) pôde ser assinalada
a completa conversão de Mn2O3 em Mn3O4. O monitoramento das transições de fases
por difratometria de raios-X é mostrada na Fig. 2. Os resultados indicam que ao
ser aquecido a 400º C, os minerais birnessita e pirolusita se mantiveram
estável, enquanto nsutita teve sua estrutura decomposta, como evidenciado pela
ausência dos picos principais a 22, 38 e 57º (2 theta). Apesar da manutenção dos
picos de birnessita e pirolusita, observa-se que a 500º C as estruturas desses
minerais estão desordenadas, como observado pelo alargamento dos seus picos e
baixa intensidade. Em 600º C, todos os picos da fase Mn2O3 (PDF 041-1442) foram
identificados, sugerindo que todos os minerais descritos anteriormente foram
convertidos nesta fase. Acima de 1000º C, picos característicos e bem definidos
da fase Mn3O4 (PDF 024-0734) foram observados mostrando uma nova transição de
fase e confirmando os dados de análise termal. Essas transformações de fases em
Mn2O3 e Mn3O4 são comuns, mas a faixa de temperatura pode variar de acordo com a
composição mineral do corpo de minério (Bish e Post, 1989, Feng et al., 1999).
Descrição: Padrão difratométrico (a) e curva TG-DTA \r\n(b) do minério de oxido de Mn.
Descrição: Padrões difratométricos do minério de \r\noxido de Mn a 25º C (a), 500º C (b), 600º C (c) e \r\n1000º C (d).
Conclusões
Com base nos resultados de caracterização mineralógica, pode-se concluir que o minério de oxido de Mn investigado nesse estudo é formado por birnessita, pirolusita e nsutita. Esse minério apresentou comportamento termal bem definido com duas principais transições de fase a 600º C, com a formação de Mn2O3, e acima de 1000º C, com a conversão de Mn2O3 para Mn3O4.
Agradecimentos
Os autores agradecem o suporte técnico do Centro de Tecnologias Estratégicas do Nordeste, LAMIGA (UFPA), Companhia Vale e CNPQ.
Referências
BISH, D. L.; POST, J. E. Thermal behavior of complex, tunnel-structure manganese oxides. Amer. Min., v. 74, p. 177-186, 1989.
COSTA, M. L.; FERNANDEZ, O. J. C.; REQUELME, M. E. R.; O depósito de manganês do Azul, Carajás: estatigrafia, geoquímica e evolução geológica. In: MARINI, O. J.; QUEIROZ, E. T.; RAMOS, B. W. (Ed). Caracterização de depósitos minerais em distritos Mineiros da Amazonia. Brasilia: DNPM-CT/Mineral-ADIMB, 20005. p.227-333.
HABASHI, F.; Handbook of extractive metallurgy. V. 1.The metal industry of ferrous metal. WeinHeim. Wiley. 1997.
FENG, Q.; YANAGISAWA, K.; YAMASAKI, K.; Hydrothermal Soft Chemical Process for Synthesis of Manganese Oxides with Tunnel Structures, J. Porous Mat., v. 5, p. 153-161, 1999.
POST, J. E.; Manganese oxide minerals: crystal structures and economic and. environment significance. Proc. Natl. Acad. Sci., v. 96, p. 3447-3454, 1999.
