(Parte 2 de 3)

INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE TETE - MINERAIS INDUSTRIAIS-ENGENHARIA DE PROCESSAMENTO MINERAL - 4º ANO 2016 de sódio, carbonato de sódio e cal. lama vermelha, o tal rejeito. Após a digestão e resfriamento, são separados por sedimentação e filtração. Os principais constituintes da lama vermelha são: óxido de ferro, titânio, carbonato de cálcio. No processo Bayer para cada 2-2,5 toneladas de bauxita tem-se, após a calcinação, aproximadamente 1 tonelada de alumínio:

Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O

O estágio de digestão, é constituído por uma solução cáustica de hidróxido de sódio

(NaOH) sob temperatura e pressão. As condições em que se processa a digestão (concentração, temperatura e pressão), variam de acordo com as propriedades da bauxita. Hoje em dia são usadas temperaturas entre 200 e 250 °C, e pressão em torno de 30 atm (WAO, 2003). Nestas condições a maioria das espécies contendo alumínio é dissolvida, formando um licor verde, dadas pelas expressões:

Clarificação é uma das etapas importantes do processo, onde ocorre a separação da fase sólida e liquida. Normalmente as técnicas empregadas envolvem espessamento seguido de filtração. O objetivo destas unidades é adensar o resíduo, aumentando seu teor de sólidos, para recuperar a maior quantidade de NaOH, em seguida ocorre a precipitação onde se da o resfriamento do licor verde.

A calcinação é a etapa final do processo, em que a alumina é lavada para remover qualquer resíduo do licor e posteriormente seca. Em seguida a alumina é calcinada a aproximadamente 1000 °C para desidratar os cristais, formando cristais de alumina puros, de aspecto arenoso e branco.

O fluxograma a seguir mostra as fases de obtenção da alumina desde a digestão até a calcinação:

INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE TETE - MINERAIS INDUSTRIAIS-ENGENHARIA DE PROCESSAMENTO MINERAL - 4º ANO 2016

3.3.2.Processo Hall – Héroult A alumina é introduzida no banho eletrolítico constituída de criolita, ou seja, um fluoreto de sódio e alumínio (AlF3, 3NaF). Neste banho de criolita, coloca-se a alumina em solução. Em outras palavras, o eletrólito atua como fundente e dissolve o óxido de alumínio. O cátodo corresponde ao fundo da célula eletrolítica e ao alumínio que se forma paulatinamente; o ânodo é constituído de eletródos de carbono. A operação é realizada em torno de 950°C.

A seguir o fluxograma de produção de alumínio desde Bayer até Hall – Héroult:

INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE TETE - MINERAIS INDUSTRIAIS-ENGENHARIA DE PROCESSAMENTO MINERAL - 4º ANO 2016

3.4. MERCADO A produção mundial de bauxite em 2000 atingiu cerca de 95 Mt, sendo a maior parte destinada a produção de metal alumínio. Cerca de 4 a 5 MTV têm sido destinadas a processos não metalúrgicos: fabrico de refractários, de abrasivos, de produtos químicos a base de alumínio e ainda na industria cementeira. O maior depósito de bauxite, a nível mundial, é o de Sangaredi, na República de Guiné, Onde existirão, pelo menos, 190 Mt. Numa região planáltica, apresenta cerca de 30 m de espessura e contém um teor médio de 60% de alumina.

4. BENTONITE

Bentonite não se refere propriamente a um mineral, mas a uma argila constituída essencialmente por uma esmectite, do ponto de vista mineralógico é sinónimo de monomorilonite e a sua designação provém de Benton Shale, onde ocorria esta argila com características muito especiais. Mais tarde, Benton Shale passou a designar-se por

Fort Benton, pertencente ao estado norte-americano de Montana.

b. COMPOSIÇÃO QUÍMICA: Na, Ca, Al, Mg, Si, O2, H2. c. SISTEMA CRISTALINO: Monoclínico d. PROPRIEDADES FÍSICAS: Hábito: prismático

Dureza: 1 – 2 Clivagem: perfeita

Diafanidade: translúcido

INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE TETE - MINERAIS INDUSTRIAIS-ENGENHARIA DE PROCESSAMENTO MINERAL - 4º ANO 2016

Cor: branco, amarelo, verde, raramente cor de rosa e vermelho. Densidade: 2 – 3

Fratura: irregular Risca: branca

4.1. APLICAÇÃO A bentonite é um dos minerais mais versáteis que se conhece, o campo de aplicações é muito vasto. No entanto, seus usos mais relevantes são os seguintes:

Lamas de sondagens; Agente ligante em moldes de fundirão,

Em processos de lixiviação E, finalmente, na pelotização de minério de ferro.

4.2. OCORRÊNCIA A bentonite é originada a partir da alteração in situ, de cinzas e tufos vulcânico mais comum. No entanto, é também possível a sua génese a partir da vulcânicas. O processo de cinza em esmectite é uma de hidratação da presença de magnésio e que origina um excesso de sílica e de iões alcalinos. O processo de alteração envolve a desvitrificação da cinza, a hidratação dos produtos desvitrificados e, finalmente a bentonite é encontrada com frequência em estratos marinhos onde as cinzas se alteradas em contacto com a água do mar. Em alguns casos, é formada na zona de contacto com água alcalina quer proveniente de lagos, quer de águas subterrâneas.

4.3.TECNOLOGIA A bentonite, depois de extraída, porque transporta consigo um teor elevado em humidade é sujeita a um tratamento prévio de secagem para que a humidade seja reduzida a um teor médio de 7%. A argila seca passa em seguida por rolos de compressão, sendo depois canalizada para um cilindro rotativo de secagem. A fase seguinte consiste na passagem por moinhos rolos compressivos para pulverizar a bentonite seca. O objectivo deste tratamento básico é o de redução da humidade e da pulverização.

INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE TETE - MINERAIS INDUSTRIAIS-ENGENHARIA DE PROCESSAMENTO MINERAL - 4º ANO 2016

Na produção de graus especiais de bentonite, as empresas tem desenvolvido tratamentos específicos mais ou menos complexos, conforme as aplicações. Bentonite cálcica, que apresenta uma tend6ncia limitada para inchar, pode ser tratada com carbonato de s6dio para a promoção da troca iónica com sódio e, assim, melhorar as suas características de inchamento. A qualidade da bentonite para a utilização em lamas de sondagem pode ser bastante melhorada com a presença de aditivos, como é o caso dos polímeros de elevado peso molecular. Fases sequenciadas do tratamento da bentonite:

4.4. MERCADO A produção de bentonite é dominada pelos EUA, seguida da CEI e da Grécia. Os EUA produzem cerca de 4,5 Mt para uma produção mundial de cerca de Il Mt. Muitas das especificações da bentonite, a nível mundial, baseiam-se na bentonite proveniente de

Wyoming, tornando-se esta bentonite líder de mercado e uma referência mundial para muitas aplicações, incluindo os fluidos de sondagens.

5. BERILO

Origem do nome: do Latim Beryllus = berilo, o seu nome é derivado da palavra grega que designava as pedras preciosas verdes.

a. COMPOSIÇÃO QUÍMICA: Silicato de Berílio – Be3Al2 (Si6O18 b. SISTEMA CRISTALINO: hexagonal

INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE TETE - MINERAIS INDUSTRIAIS-ENGENHARIA DE PROCESSAMENTO MINERAL - 4º ANO 2016 c. PROPRIEDADES FÍSICAS Habito: prismático nítido

Clivagem: clivagem basal imperfeita Fractura: conchoidal;

Risca: branca;

Brilho: vítreo;

Diafanidade: transparente a translúcido;

5.1. APLICAÇÃO As variedades transparentes são usadas como gema; é a maior fonte de berílio, usado para ligas de cobre. O berílio é usado nas industrias aeroespacial e militar. A sua elevada resistência, baixa densidade e estabilidade dimensional, sob uma larga gama de temperaturas, permite a sua aplicação em estruturas de satélites, travões de aviões, bem como em reatores nucleares (moderador de neutrões), espelhos e computadores. Como é transparente aos raios X , e usado nas janelas dos tubos ou ampolas de raios X.

A berílio (BeO) é utilizada como refractário e como cerâmico. O pó de berílio é

Iodado em húmido com uma pequena quantidade de agente de sinterização, sendo a suspensão micronizada para se produzir um produto de elevado grau de calibração. A berílio possui uma elevada condutividade térmica e calor especifico que a torna adequada em materiais absorventes de calor, em transístores ou semicondutores, permitindo um aumento de energia sem sobreaquecimento. Como a berílio não é afectada por microondas, pode ser aplicada em janelas, hastes que suportam hélices e componentes de antenas em equipamentos de microondas.

5.2. OCORRÊNCIA O berilo é um mineral relativamente comum em filões pegmatiticos que ocorrem em rochas graníticas e em micaxistos conjuntamente com minérios de estanho. O berilo também ocorre em filões de quartzo contendo cassiterita, volframite, molibdenita e outros minerais.

INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE TETE - MINERAIS INDUSTRIAIS-ENGENHARIA DE PROCESSAMENTO MINERAL - 4º ANO 2016

Em Moçambique, todas as fontes de berilo ocorrem em pegmatitos. Este mineral ocorre em associação com albite e columbo-tantalite, microlite e minerais de lítio. A principal fonte de berilo é o pegmatito do Alto Ligonha, na província da Zambézia (Cílek, 1989; Afonso & Marques, 1998; Lächelt, 2004). Outras fontes de berilo são

(Cílek, 1989): Monapo-Nacala na Província de Nampula;

Ribauè-Montepuez-Nipepe nas Províncias de Nampula e Niassa; Balama-Montepuez-Mueda-rio Rovuma na Província de Cabo Delgado;

Zumbo-Zâmbuè na Província de Tete.

Outros países com jazigos de berilo são Brasil, Rússia, Madagáscar e Namíbia. Nos

EUA, o único dep6sito de berílio em exploração é o de Spor Mountain, no Estado de Utahi onde se explora bertrandite em tufos alterados, de idade pliocénica.

5.3. TECNOLOGIA Geralmente, o berilo é visível a olho nu, surgindo em cristais verde-claro juntamente com quartzo incolor. Quando se encontra finamente disseminado, utiliza-se um beri1ometro na sua pesquisa, o qual usa a radiação gama produzida pelo radioisótopo de antimónio 124 (124Sb) para gerar neutrões quando a radiação do campo entra em contacto com um mineral de berilo.

Este tipo de aparelhos possui uma sensibilidade de 0,01%, ou menos, de berilo. Os diferentes hábitos e características mineralógicas do berilo e da bertrandite, por serem diferentes, exigem técnicas de tratamento também diferentes. Existem duas técnicas para a recuperarão daqueles dois minerais, ambas necessitando da preparação de uma solução de sulfato de berílio. Os dois líquidos tendem a ter um efeito sinergético devido às diferenças na composição química e na concentração. Devido aos átomos de berílio estarem fortemente ligados na estrutura cristalina, o mineral deve ser fundido para que se verifique o colapso da estrutura e, assim, ser facilitado o ataque pelos ácidos. O berilo é fundido a 1700°C, sendo de seguida mergulhado em água fria para fragmentar e congelar o vidro ou frito. Este é tratado a quente a cerca de 1000°C, tornando-se mais fácil para a sulfatação, micronizado e, depois, atacado por ácido sulfúrico a 325°C. O frito obtido é misturado com água para solubilizar o sulfato.

A bertrandite é moída, micronizada a húmido a menos de 850 um, antes de ser atacada com ácido sulfúrico a 10% a 95 ºC. Na produção da liga berílio-cobre, faz-se a

INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE TETE - MINERAIS INDUSTRIAIS-ENGENHARIA DE PROCESSAMENTO MINERAL - 4º ANO 2016 combinação de hidróxido de berílio, cobre eletrolítico e carbono, num forno Para se obter o metal berílio, o hidróxido de berílio é dissolvido numa solução de bifluoreto de amónio, a qual de seguida é filtrada e tratada com sulfureto de amónio que remove impurezas tais como: ferro, manganês, zinco e chumbo. Esta solução é concentrada num evaporador de modo a obter-se um sal base de berílio. Este é aquecido num forno a temperaturas entre os 700 a 900°C obtendo-se fluoreto anidro de berílio e um gás de fluoreto de amónio. O primeiro composto reage com magnésio, produzindo-se berílio metálico e fluoreto de magnésio.

Microniza-se esta mistura e, de seguida, faz-se a sua lixiviação. Com estes tratamentos obtém-se, separadamente, o berílio-metal e o fluoreto de magnésio.

Finalmente, há também a produção de óxido de berílio, o qual é obtido através da dissolução de hidróxido de berílio em ácido sulfúrico. Obtém-se uma solução de sulfato de berílio, a qual é concentrada por evaporação e arrefecida até que fique sobressaturada. Durante o arrefecimento formam-se cristais de sulfato de berílio tetrahidratado que são removidos do liquido restante por centrifugação, e depois calcinados num forno a 1430°C, obtendo-se óxido de berílio, vapor de água e gases.

5.4. MERCADO Os principais produtores de berilo são a CEI, o Brasil e a Argentina. A produção de berilo na CEI está concentrada nas seguintes regiões: Cazaquistão, Península de Kola, Urais, Altay, Transbaical e na Ucrânia. As reservas mundiais de berílio são superiores a

1,2 Mt. Elas localizam- se, essencialmente, no Brasil, na Índia e na antiga URSS. O berílio é um elemento importante na indústria atual e é muito natural que as suas aplicações não tenham ainda sido esgotadas pelo que os minerais de berílio serão sempre importantes no futuro.

6. TERRAS RARAS

O nome terras raras provém do facto de os elementos químicos que as constituem terem sido inicialmente isolados no final do séc. XVIII e início do séc. XIX sob a forma de óxidos a partir de minerais raros. O cério, o elemento mais abundante entre as terras raras, é mais abundante na crusta terrestre do que o cobre e o chumbo.

Os elementos que constituem as terras raras formam dois grupos:

INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE TETE - MINERAIS INDUSTRIAIS-ENGENHARIA DE PROCESSAMENTO MINERAL - 4º ANO 2016

1 — Grupo dos elementos leves ou do cério: cério, lantanio, praseodfmio, neodimio, promécio samário, europio, gadolinio e, por afinidade, torio;

2 — Grupo dos elementos pesados ou do ítrio: ítrio, térbio, disprósio, ho1mio, érbio, itérbio, lutécio e, por afinidade, escândio.

Os elementos das terras raras formam poucos minerais embora se possam encontrar dispersos em inúmeras espécies mineralógicas.

Cerca de cento e cinquenta minerais de terras raras foram já estudados com base na sua estrutura cristalina, podendo ser classificados em seis grupos:

1 — Minerais de terras raras que contem grupos aniónicos triangulares isoladoscarbonatos: bastnaesite;

2 — Minerais de terras raras que contem grupos anionicos tetraédricos isoladosfosfatos, sulfatos arseniatos e vanadatos: monazite e xenotimo;

3 — Minerais de terras raras que contem grupos aniónicos tetraédricos-silicatos: cerianite, e gadolinite;

4 — Minerais de terras raras que contem grupos aniónicos tanto octaédricos como tetraédricos- aluminossilicatos e titanossilicatos: alanite;

5 — Minerais de terras raras que contem grupos anionicos octaédricos-titanatos, tantalatos e niobatos: brannerite, euxenite, fergusonite;

6 — Minerais de terras raras que contem grupos aniónicos-óxidos e fluoretos: cerianite.

6.1. OCORRÊNCIAS As TRs podem ser encontradas em muitos países, como China, Austrália, Canada,

Estados Unidos, Índia, Malásia, Rússia e Brasil. No entanto, são difíceis de extrair em volumes que sejam economicamente viáveis.

Atualmente, as terras raras são extraídas, essencialmente, a partir de quatro tipos de minérios: bastaste, que ocorre nos EUA e na China; monazite, proveniente da Austrália,

Índia e China; minérios iónicos, apenas existentes na China, na região de Jiangxi.

INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE TETE - MINERAIS INDUSTRIAIS-ENGENHARIA DE PROCESSAMENTO MINERAL - 4º ANO 2016

(Parte 2 de 3)

Comentários