ÁREA
Química Inorgânica
Autores
Silveira, E.R.G. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL E SUDESTE D DO PARÁ) ; Nascimento, R.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL E SUDESTE D DO PARÁ) ; Saldanha, L.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ) ; Figueira, B.A.M. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DO PARÁ)
RESUMO
Nesse trabalho, apresenta-se o monitoramento das transições de fases minerais do rejeito de cobre da mina do salobo. Para se conhecer a composição química e mineralógica do rejeito foram empregadas as técnicas de FRX e DRX, que revelaram uma composição química com alto teor Fe2O3 (49%), seguido de SiO2 (34%), Al2O3 (7%), K e Mg (1,7%) e CuO (1,5%) e minerais como: magnetita, almandina, biotita, ferro-actinolita, clinocloro, quartzo, cuprospinel e covellita. Após a caracterização tecnológica a amostra foi aquecida de 100 C° a 1000 C°, com intervalos de aquecimento de 100°C por 1 hora e cada etapa de aquecimento foi monitorado por DRX. O tratamento térmico mostrou a transições de fase da magnetita para hematita e a composição da estrutura cristalina de alguns minerais.
Palavras Chaves
Caraterização tecnológica; Rejeito de cobre; Mina do salobo
Introdução
O estado do Pará é o principal exportador de cobre possuindo duas grandes jazidas a do Sossego e a mina do Salobo, sendo está última o segundo maior projeto de cobre desenvolvido pela Vale. Em 2021, a mineradora produziu cerca de 24,8 milhões de toneladas de cobre e em 2023, sua produção chegou a 32,7 milhões toneladas (ANM, 2023). Em paralelo a altas produções, ocorre a geração e o acúmulo de milhões de metros cúbicos de rejeitos em barragens ou bacias, o que pode acarretar danos ambientais. Após os desastres ambientais vinculados ao rompimento de barragem, como os ocorridos em Brumadinho e Mariana, a questão sobre o reaproveitamento de rejeitos de mineração se intensificou. Cada vez mais, novos estudos demonstram a eficiente aplicabilidade dos rejeitos de mineração em diversos setores (nas engenharias de matérias, minas e civil, na produção de fertilizantes na agronomia, na área da médica, na indústria, na geologia, na engenharia química e química industrial) e no desenvolvimento de novas tecnologias (Fleck et al., 2013). Para qualquer transformação ou aplicação de rejeito de mineração faz-se necessário o conhecimento das características químicas (composição química), físicas (granulometria, porosidade), mecânicas (resistência, densidade, distribuição do tamanho de partículas) e mineralógicas (identificação das fases minerais). Assim, este trabalho busca realizar uma caracterização do rejeito de cobre proveniente da mina do Salobo localizada no município da Marabá-PA, atravéz da identificação química e mineralógica do rejeito por fluorescência de raios-X (FRX) e difratometria de raios-X (DRX), respectivamente. E monitorar a transição de fases minerais do rejeito por DRX.
Material e métodos
2.1 Amostra⇒ O rejeito foi seco em estufa à 100°C, pulverizado, homogeneizado através do método de quarteamento de pilha alongada com retiradas das pontas, e em seguida caracterizado por FRX e DRX. O monitoramento das transições de fases minerais foi realizado através de uma rampa de aquecimento iniciando à 100ºC até 1000ºC, usando uma mufla, com intervalos de temperatura de 100ºC por 1 hora. 2.2 Caracterização⇒ Cada etapa do aquecimento foi analisada por um difratometro da marca Rigaku TTRAX de ânodo rotatório, utilizando tubo de radiação de Cu (CuKα = 1.5406 Å) e ângulo de varredura de 5° a 70°. A análise térmica foi obtida em um Módulo de Termogravimetria, modelo DTG-60 Shimadzu. As análises foram feitas em um cadinho de platina, com aquecimento de 20°C/min, temperatura inicial e final variando de 20°C a 1600°C e fluxo de nitrogênio 50 mL.min. A composição química foi obtida por fluorescência de raios-X, utilizando espectrômetro WDS sequencial, modelo Axios Minerals da marca PANalytical, com tubo de raios-X cerâmico, anodo de ródio (Rh) e máximo nível de potência 2,4 kW. As aquisições e tratamento dos dados são realizados através do software SuperQ Manager da PANalytical.
Resultado e discussão
A composição química do rejeito de cobre é apresentada na tabela 1. Conforme
observado, há um predomínio de Fe2O3 seguido de SiO2 relacionados aos minerais
de magnetita, e aos minerais silicatados: almandina, biotita, ferro-actinolita e
quartzo. O Al2O3, referente ao mineral de almandina e o CuO correspondente aos
minerais cuprospinel e covellita. Um comparativo dessa composição química pode
ser feito com o trabalho de Camona (2015) que estudou o rejeito de cobre da na
mina do sossego. O padrão de DRX do rejeito é ilustrado na Figura 1. Os
minerais que foram identificados são: Almandina (Alm)(JCPDS 01-085-2499),
Biotita (Bt)(JCPDS 00-042-1437), Clinocloro (Clc)(JCPDS 00-029-0701), Covellita
(Cov)(JCPDS 01-085-0620), Cuprospinel (Cpl)(JCPDS 01-073-2315), Ferro-actinolita
(Fac)(JCPDS 00-045-1342), Magnetita (Mg)(JCPDS 01-076-1849) e quartzo (Qtz)
(JCPDS 01-078-1252). Dados mineralógicos semelhantes foram obtidos por Carmona
(2015) e Ferreira (2023). O monitoramento das transições de fases minerais de
100º C a 500°C é ilustrado na figura 2, enquanto, os aquecimentos de 600º C a
1000°C são ilustrados na figura 3. Os picos principais dos minerais de Mg e Cpl
em 42,4° (2θ) ainda são identificados até 400ºC. O mineral de Mg possivelmente
passa a hematita a temperatura acima de 400°C (Li et al., 2019). A Alm, Bt e Qtz
com picos principal em 40,5°, 10,2° e 31,03° (2θ), respectivamente, prevalecem a
temperatura de 1000°C (Chon et al., 2003; Aparicio et al., (2012). Os picos
principais de Clc e Fac em 14,5° e 12,2° (2θ), não foram mais reconhecidos em
temperatura acima de 600°C e acima de 900°C, respectivamente (Steudel et al.,
(2016); Rosche et al., (2022).
Composição química do rejeito de cobre da mina do \r\nSalobo.
Padrão de DRX do rejeito da mina do Salobo.
Padrões de DRX do rejeito de cobre a temperaturas de \r\n100°C a 500°C.
Padrões de DRX do rejeito de cobre a temperaturas de \r\n600°C a 1000°C.
Conclusões
Os dados de FRX do rejeito de cobre da mina do Salobo revelaram alto teor de Fe2O3 (49%), seguido de SiO2 (34%), Al2O3 (7%), K e Mg (1,7%) e CuO (1,5%). Esses elementos estão associados aos minerais de Mg, Alm, Bt, Fac, Clc, Qtz, Cpl e Cov. O monitoramento das transições de fases minerais mostrou que alguns minerais podem apresentar certa estabilidade térmica até 1000°C como o Qtz, Alm e Bt, enquanto outros podem ser transformados em um novo mineral (magnetita-hematita) ou sofrer decomposição de sua estrutura cristalina como Clc e Fac devido a desidroxilação das suas camadas estruturais.
Agradecimentos
A mineradora Vale pela disponibilidade da amostra de rejeito. Aos laboratórios de caracterização mineral da Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará (UNIFESSPA) e da Universidade Federal do Pará (UFPA).
Referências
ANM. 2023. Anuário Mineral Brasileiro: principais substâncias metálicas / Agência Nacional de Mineração; coordenação técnica de Karina Andrade Medeiros. – Brasília: ANM, 2023. 23p.
APARICIO, C., Filip, J., Skogby, H., Murasak, H., Mashaln, M., Zboril. Thermal behavior of almandine at temperatures up to 1,200°C. In hydrogen. Phys Chem Minerals 39, 311–318 (2012).
CARMONA K., M.: Síntese De Hidróxidos Duplos Lamelares (Hdls) A Partir Do Rejeito Do Minério De Cobre Da Mina Do Sossego, PA. –Dissertação (Mestrado)- Universidade Federal do Pará Instituito de Geociências. 70 pp, Belém (PA), (2015).
Chon, CM., Kim, S.A. & Moon, HS. Crystal Structures of Biotite at High Temperatures and of Heat-Treated Biotite using Neutron Powder Diffraction. Clays Clay Miner. 51, 519–528 (2003).
FERREIRA R. D. S. Síntese E Caracterização Da Piroaurita A Partir De Resíduo De Mina De Cobre E Sua Aplicação Na Adsorção Do Corante Vermelho Do Congo. — Universidade Federal do Pará, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geologia e Geoquímica. Dissertação, Belém 56 f.: il. Color. 2023.
FLECK, A; ZAGO, L.E. Estudo e caracterização para o reaproveitamento do rejeito remanescente da mineração de cobre das Minas do Camaquã Caçapava do Sul – RS, 107 pp, (2013).
LI. Z., Chanéac. C., Berger. G., Dluanav. S., Graff. A., Lefévre. G. Mechanism and kinetics of magnetite oxidation under hydrothermal conditions. RSC Adv., 2019, 9, 33633 DOI: 10.1039/C9RA03234G.
Rosche, C., Waeselmann, N., Petrova, N., Malcherek, T., Schlüter, J., and Mihailova, B., “Oxidation processes and thermal stability of actinolite”. In Physics and Chemistry of Minerals, vol. 49, no. 12, 2022.
Steudel, A., Kleeberg, R., Koch, C. B., Friedrich, F., and Emmerich, K., “Thermal behavior of chlorites of the clinochlore-chamosite solid solution series: Oxidation of structural iron, hydrogen release and dehydroxylation”, in Applied Clay Science, vol. 132, pp. 626–634, 2016.
