ENGENHARIA QUÍMICA NA MINERAÇÃO

A mineração é a maior fornecedora de produtos para uso do homem no seu cotidiano. A obtenção desses produtos está associada aos desafios em todas as suas adversidades, sejam esses técnicos, ambientais, humanos, dentre outros. Como resultado, surge à necessidade de um aperfeiçoamento contínuo das novas práticas de mineração e, consequentemente, do processamento de minerais com foco na indústria mineral.

Todos os materiais inorgânicos utilizados no suprimento de nossa civilização são oriundos da crosta terrestre, esta fina casca de material silicático que recobre nosso planeta, com uma espessura média de 13 km. Os vários elementos que constituem a crosta não estão regularmente distribuídos na mesma, mas ocorrem na forma de uma mistura de minerais com a predominância de alguns elementos maiores na sua estrutura. As irregularidades na distribuição elementar são geradas por processos geológicos e climáticos, resultando em alguns casos, numa grande concentração de minerais em locais privilegiados. Essas concentrações são definidas como jazidas minerais quando apresentam dimensões e características que permitam sua exploração econômica.

 Hoje, basicamente poucos minérios brutos são passíveis de utilização direta como produto final. Na maioria dos casos necessitam de um determinado tratamento, utilizando-se essencialmente de processos físicos, sem alterar a estrutura química dos minerais presentes.

Dessa forma, o Tratamento ou Beneficiamento de Minérios consiste de operações − aplicadas aos bens minerais − visando modificar a granulometria, a concentração relativa das espécies minerais presentes ou a forma, sem modificar a identidade química ou física dos minerais. Pode ser também conceituado como sendo a ciência que transforma “pedras” em matérias primas para suprir os mais diversos ramos industriais. Na realidade, compreende um universo amplo e multidisciplinar, envolvendo diversos campos de engenharia e da ciência propriamente dita.

Substância mineral, ou simplesmente mineral, é todo corpo inorgânico de composição química e de propriedades físicas definidas, encontrado na crosta terrestre. Minério é toda rocha constituída de um mineral ou agregado de minerais contendo um ou mais minerais valiosos, que podem ser aproveitados economicamente. Esses minerais valiosos, aproveitáveis como bens úteis, são chamados de minerais-minério. O mineral ou conjunto de minerais não aproveitados de um minério é denominado ganga.

Cristais de vanadinite sobre bário branco

As operações de concentração − separação seletiva de minerais − baseiam-se nas diferenças de propriedades entre o mineral-minério (o mineral de interesse) e os minerais de ganga. Entre estas propriedades se destacam: massa específica (ou densidade), suscetibilidade magnética, condutividade elétrica, propriedades de química de superfície, cor, radioatividade, forma etc. Em muitos casos, também se requer a separação seletiva entre dois ou mais minerais de interesse.

Cristal natural de Bismuto

A tecnologia mineral constitui o único arsenal de informações e metodologias ao qual se pode recorrer para promover o fortalecimento da indústria de mineração, visando sua sobrevivência e crescimento num mercado globalizado altamente competitivo. Sua competência técnica abrange as áreas de geologia (prospecção e pesquisa mineral), engenharia de minas (planejamento e operação de lavra), engenharia química (caracterização tecnológica e tratamento de minérios), engenharia de projetos (básico e detalhado), bem como meio ambiente (prevenção e recuperação de áreas degradadas).

Nesse contexto, a otimização dos processos, pesquisa mineral, controle de qualidade/fase laboratorial, tratamento dos rejeitos e meio ambiente são alguns destaques de áreas expressivas de exercício de um engenheiro químico. Sua atuação na caracterização tecnológica e tratamento de minérios está ligada diretamente aos processos de produção do mesmo e eficiência de seus equipamentos em cada etapa.

Processos do Tratamento de Minérios

O minério bruto (com frequência denominado ROM, de “run-of-mine”) procedente da etapa de lavra de uma mina, passa por diversas operações unitárias, que são assim classificadas:

Comunuição ou Fragmentação

É uma técnica para diminuição granulométrica dos minerais até que os minerais úteis possam ser fisicamente liberados dos minerais indesejáveis. Esse processo é dividido basicamente em duas classes distintas: britagem (cominuição inicial) e moagem (cominuição final).

  • Britagem: aplica-se quando a redução de tamanho envolvida visa à obtenção de produtos com granulometria superior a 10 milímetros. A britagem se desenvolve em estágios subsequentes denominados britagem primária, secundária, terciária e eventualmente quaternária. Os equipamentos tradicionalmente utilizados são os britadores giratórios, de mandíbulas, cônicos, de rolos e de impacto (horizontal e vertical).
  • Moagem: aplica-se quando a redução de tamanho envolvida visa a obtenção de produtos com granulometria inferior a 10 milímetros. A moagem também se desenvolve em estágios subsequentes, considerando-se as relações de redução pertinentes.

    Britador de mandíbulas para o processamento de britagem


    Moinho de bolas utilizado no processo de moagem de minérios

Classificação

A classificação, de uma forma geral, consiste na separação de partículas com base nas dimensões físicas das mesmas. Os processos de classificação são divididos em peneiramento e classificação propriamente dita.

  • Peneiramento: é o processo mecânico de separação de partículas que se utiliza de uma superfície perfurada para tal. As partículas com dimensões superiores à da abertura considerada tendem a ficar retidas na superfície, e as com dimensões inferiores tendem a atravessar a mesma. Os mecanismos envolvidos compreendem basicamente estratificação e segregação.
  • Classificação: é o processo de separação que se baseia na velocidade de sedimentação das partículas imersas num meio fluido. Os fluidos mais utilizados são a água e o ar, resultando nos processos denominados hidroclassificação e aeroseparação. Os mecanismos envolvidos compreendem basicamente fenômenos ligados à mecânica dos fluidos.

Concentração

O principal objetivo desse processo é a recuperação dos minerais úteis contidos num minério na forma mais concentrada possível. A seleção do método de concentração depende da natureza do minério em si, bem como das diferentes propriedades dos minerais a ser separado. Dentre os principais tipos de processos de concentração estão:

  • Separação/concentração gravimétrica;
  • Separação Magnética;
  • Flotação;
  • Seleção Mecanizada, através de dispositivos automáticos de detecção, identificação e separação.

    Exemplo de processo de concentração de minérios – separação gravimétrica


    Flotação de minério de cobre em indústria na Austrália

Desaguamento

A água desempenha um papel expressivo no tratamento de minérios. No entanto, numa determinada etapa do processo se faz necessária sua retirada para poder se obter produtos com baixa umidade. As operações unitárias destinadas para tal constituem o desaguamento, sendo elas:

  • Espessamento: visa uma concentração efetiva de sólidos e a clarificação a remoção das partículas sólidas presentes numa suspensão diluída;
  • Filtragem: método obtido pela passagem forçada de uma suspensão aquosa através de um elemento filtrante que retém as partículas sólidas na sua superfície. O processo pode ser conduzido de forma contínua ou intermitente, sob a ação de vácuo ou pressão induzida;
  • Secagem: consiste na retirada da água contida num produto sólido particulado através da evaporação da mesma por ação do calor. É utilizada quando se requer um nível de umidade bem baixo. Trata-se de um processo relativamente caro, uma vez que não só os sólidos devem ser aquecidos, como também a água deve ser vaporizada para poder ser retirada do material.

Manuseio dos materiais

O transporte e estocagem de materiais constituem uma das maiores operações em qualquer unidade de tratamento de minérios. O transporte é requerido entre cada etapa do processo e frequentemente como parte do mesmo. Áreas de estocagem também são necessárias antes, durante e depois do beneficiamento. O manuseio de materiais abrange não só produtos sólidos e secos como também suspensões aquosas de partículas minerais.

Amostragem

É uma sequência de operações com o objetivo de retirar uma parcela representativa (densidade, teor, distribuição granulométrica, constituintes minerais) de seu universo. A importância da amostragem é ressaltada principalmente quando entra em jogo a avaliação de depósitos minerais, o controle de processos em laboratório e na indústria, bem como o controle de qualidade na comercialização de produtos.

Fluxograma típico do tratamento de minérios

Nas unidades industriais de tratamento de minérios, dois fatores são particularmente importantes. O primeiro é que cada minério requer um tratamento específico sob medida para se obter o resultado desejado. E o segundo, diz respeito às interações entre as várias operações que constituem o processo em si. Embora cada equipamento presente se preste para um propósito específico, qualquer alteração funcional que ocorra num deles afetará o comportamento das operações subsequentes, podendo comprometer a eficácia do tratamento do minério.

Diante disso, para o bom exercício dos profissionais desta área de atuação, mais precisamente de um engenheiro químico, faz-se necessário à realização de atividades como a melhoria das técnicas de mineração, a fim de aumentar eficiência de processos, minimizando danos ambientais e reduzindo custo; o aprimoramento das análises laboratoriais, trabalhar em novas técnicas de obtenção do mineral, projetar as instalações industriais, controlar e automizar os processos, entre outros.

É primordial que o desenvolvimento do processo de beneficiamento de um bem mineral seja conduzido por uma equipe de profissionais experientes, visando subsidiar corretamente as instalações, processos e a perfeita operação de uma unidade industrial.

“O presente texto pertence ao autor e não deve ser reproduzido sem autorização da BetaEQ e do mesmo.”

 

Autoria de: Sayonnara Rayanne de Lima Gomes

Estudante de Engenheira Química na Universidade Potiguar – RN

 

REFERÊNCIAS

Concentração gravimétrica no beneficiamento mineral

– DUTRA, Ricardo. Beneficiamento de minerai industriais. Senai PR, 2008.

– Ferro: tratamento e beneficiamento

Flotação: um processo de separação de misturas

– LUZ, Adão Benvindo da; SAMPAIO, João Alves; FRANÇA, Silvia Cristina Alves. Tratamento de Minérios. Rio de Janeiro: CETEM/MCT, 2010.

– Mineração

– Moinho de bolas

– S11D: maior projeto de minério de ferro da história do vale

 

 

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