Caracterização tecnológica dos tipos de minério de fosfato

Universidade de São Paulo

2009

Caracterização tecnológica dos tipos de

minério de fosfato do Complexo Alcalino de

Salitre, MG - Área Fosfertil REM: Revista Escola de Minas, Ouro Preto, v. 62, n. 4, p. 511-516, out./dez. 2009http://producao.usp.br/handle/BDPI/4478

Downloaded from: Biblioteca Digital da Produção Intelectual - BDPI, Universidade de São Paulo

Biblioteca Digital da Produção Intelectual - BDPI

Departamento de Minas de Petróleo - EP/PMI Artigos e Materiais de Revistas Científicas - EP/PMI

http://www.producao.usp.br

http://producao.usp.br/handle/BDPI/4478

511REM: R. Esc. Minas, Ouro Preto, 62(4): 511-516, out. dez. 2009

Daniel Uliana et al.

Mineração

Caracterização tecnológicados tipos de minério de

fosfato do Complexo Alcalinode Salitre, MG - Área Fosfertil

(Technological characterization of phosphateore types from the Salitre Alkaline Complex,

MG - Fosfertil Area)

ResumoSão apresentados os resultados de caracterização tecnológica de seis tipos

de minério fosfático provenientes do Complexo de Salitre, tendo em vista definir acomposição mineralógica das amostras e as características inerentes à apatita e aominério relevantes para o beneficiamento mineral. Os teores de P

2O

5 variam de 9 a

25% e a proporção de finos (-0,020 mm) situa-se entre 20 e 34% em massa comperdas associadas de 17 a 22% do total de P

2O

5 presente. As amostras são com-

postas, essencialmente, por apatita, oxi-hidróxidos de ferro, ilmenita, argilomine-rais, carbonatos, quartzo, piroxênio, perovskita, alumino-fosfatos e outros mine-rais acessórios, variando apenas suas proporções relativas. Verificou-se que aapatita ocorre, predominantemente, liberada já abaixo de 0,21 mm, com superfícielímpida a fracamente impregnada por oxi-hidróxidos de ferro; a parcela altamenteimpregnada (não flotável) varia de 6 a 9%. Do total de fósforo contido nas amos-tras, mais de 97% ocorre sob a forma de apatita (acima de 0,020 mm) e a recuperaçãopotencial estimada de P

2O

5 na etapa de flotação é superior a 90% (recuperação

global estimada entre 71-76%).

Palavras-chave: Apatita, minério de fosfato, caracterização tecnológica.

AbstractThe present study was carried out on six different ore types from the Salitre

Alkaline Complex aiming to determine their mineralogical composition and the

major features that are relevant in the mineral processing. The P2O

5 grades vary

from 9 to 25%. The slime content (-0,020 mm) varies between 20 and 34% (w/w)

and carries 17-22% of the P2O

5 content. The samples essentially consist of apatite,

iron oxi-hydroxides, ilmenite, clayminerals, carbonate, quartz, pyroxene,

perovskite, secondary phosphates and other minor accessory minerals. Below

0.21 mm, apatite essentially occurs in free particles showing a clean surface or a

weak coating of iron oxi-hydroxides; the highly covered apatite (not recoverable

by flotation) varies from 6 to 9%. In the deslimed fraction (above 0.020 mm) more

Daniel Uliana

Mestrando do programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral da

Escola Politécnica da USPE-mail: [email protected]

Henrique Kahn

Prof. Dr. da Escola Politécnica da USP- Departamento de Engenharia de

Minas e de PetróleoE-mail: [email protected]

André Borges Braz

Doutorando do programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral da

Escola Politécnica da USPE-mail: [email protected]

REM: R. Esc. Minas, Ouro Preto, 62(4): 511-516, out. dez. 2009512

Caracterização tecnológica dos tipos de minério de fosfato do Complexo Alcalino de Salitre, MG - Área Fosfertil

than 97% of the total phosphor content

occurs as apatite; the estimated P2O

5

potential recovery in flotation

concentration is over 90% (71-76%

overall recovery).

Keywords: Apatite, phosphate ore,

process mineralogy.

1. IntroduçãoOs principais depósitos brasileiros

de fosfato estão associados a comple-xos alcalino-carbonatíticos e, em geral,estão relacionados a processos de alte-ração intempérica (Altschuler, 1973;Toledo et al., 1999), como é o caso doComplexo de Salitre. Além de baixo teor,quando comparados aos depósitos deorigem sedimentar (fosforitos marinhos),apresentam uma complexidade minera-lógica acentuada (Amaral, 1997; Kahn,1999; Kahn et al., 2008), tornando-se in-dispensável a caracterização geológicae tecnológica do minério, desde a fasede pesquisa até a fase do acompanha-mento das operações de lavra(Sant’Agostino & Kahn, 1997).

O Complexo Alcalino-Carbonatíticode Salitre, localizado no município dePatrocínio, 70 km a norte de Araxá - MG,conhecido desde a década de 70 (Barbo-sa et al., 1970), conta com importantesrecursos de P, os quais vêm sendo rea-

valiados nos últimos anos para a implan-tação de dois distintos empreendimen-tos mineiros. Nesse complexo, as rochaspresentes estão relacionadas a eventosintrusivos de pequena profundidade ecom natureza ultrabásica, podendo-secitar a presença de mica-peridotitos, pi-roxenitos e carbonatitos, com tipos tran-sicionais entre estes. Tem-se, ainda, apresença de coberturas lateríticas, nasquais ocorrem mineralizações de fosfato,titânio e nióbio (Melo & Chaban, 1997).

Análises de testemunhos de son-dagens permitiram identificar, inicialmen-te, um conjunto de seis tipos distintosde minério, os quais foram objeto dosestudos de caracterização ora apresen-tados. As amostras estudadas são refe-rentes a composições de testemunhosde sondagens realizadas na porção cen-tro-norte do complexo, em uma área sobconcessão da Fosfertil - FertilizantesFosfatados S.A.

2. Materiais e métodosForam estudadas seis amostras

compostas identificadas por Apatitito,Foscorito Intemperizado, Foscorito Sili-cificado, Zona de Mistura, Piroxenito ePiroxenito Intemperizado.

Os procedimentos de caracteriza-ção desenvolvidos são descritos a se-guir e apresentados na Figura 1.

• Cominuição de todo o material abaixode 0,60 mm (28 malhas Tyler) em moi-nho de rolos - circuito fechado.

• Homogeneização e amostragem atra-vés de pilhas alongadas ou amostra-dor Jones, para retirada de alíquotasrepresentativas destinadas aos ensai-os de caracterização.

• Cominuição em moinho de bolas demodo a obter cerca de 7% de materialretido em 0,21 mm.

• Análise granulométrica do produto damoagem, através de peneiramento aúmido em peneiras com aberturas de0,21 mm, 0,15 mm, 0,074 mm, 0,037mme 0,020 mm.

• Separações minerais por líquido den-so (tetrabrometano - TBE; 2,95 g/cm³)e separador magnético Frantz (mode-lo de barreira) nos produtos pesadosobtidos, empregando-se duas inten-sidades distintas (frações +0,020 mm).Desta forma, obtiveram-se os produ-tos: flutuado (δ < 2,95 g/cm³), afunda-do magnético (+0,0 A ou 1 kGauss),afundado fracamente magnético(+0,3 A ou 4 kGauss) e afundado nãomagnético (-0,3 A).

• Análises químicas com determinaçõesde P

2O

5, CaO, SiO

2, Al

2O

3, Fe

2O

3, MgO,

K2O, TiO

2 e BaO foram efetuadas atra-

vés da técnica de fluorescência de rai-os X (FRX - pérolas fundidas) paratodos os produtos obtidos, além deperda ao fogo.

Figura 1 - Fluxograma do procedimento experimental.



• Análises mineralógicas por difratome-tria de raios X e microscopia ópticapor luz transmitida (MO) e microsco-pia eletrônica de varredura com micro-análise acoplada (MEV/EDS), enfo-cando a forma de ocorrência da apati-ta e suas associações com os mineraisde ganga.

• Quantificação mineralógica das amos-tras estudadas através da interaçãodos resultados obtidos.

• Determinação da partição do fósforoentre a apatita e fosfatos secundários(quando existentes).

3. Resultados3.1 Composição químicadas amostras

As análises químicas das seis amos-tras estudadas são apresentadas na Ta-bela 1.

Das amostras estudadas, o Apatiti-to mostra o maior teor de P

2O

5 (25,2%) e

os mais baixos de SiO2, Al

2O

3 e TiO

2.

Em relação aos Foscoritos, o Intem-perizado tem os mais altos teores deFe

2O

3 (41,0%), P

2O

5 (16,0%) e BaO

(1,2%); o Silicificado, por sua vez, apre-senta teores mais elevados de SiO

2

(19,5%) e MgO (5,0%) e teor de P2O

5 de

13,5%.

O Piroxenito apresenta o mais bai-xo teor de P

2O

5 (9,0%) e os maiores teo-

res de SiO2 (24,1%), MgO (11,1%) e CaO

(19,6). Já o Piroxenito Intemperizado apre-senta teores mais elevados de Fe

2O

3

(28,6%), TiO2 (8,5%), Al

2O

3 (4,6%) e BaO

(1,1%), com teor de P2O

5 de 11,7%.

A Zona de Mistura corresponde auma zona mista na área mineralizada eapresenta teor de P

2O

5 de 14,7%.

3.2 Distribuição de massa eteores por fraçãogranulométrica

As distribuições de massa e dosteores de P

2O

5, SiO

2 e Fe

2O

3, por fração

granulométrica são apresentadas grafi-camente na forma de curvas acumuladasna Figura 2.

As amostras apresentam compor-tamento muito semelhante, notadamen-te quanto às distribuições em massa ede P

2O

5 e SiO

2. Em média, cerca de 90 a

95% em massa e do conteúdo dessesóxidos, bem como do Fe

2O

3, estão abai-

xo de 0,21 mm.

As proporções em massa de lamas(-0,020 mm) são de 20% no Apatitito e24% no Foscorito Intemperizado, che-gando a 30-34% nas demais amostras,sendo que a parcela de P

2O

5 associada

às referidas amostras representa de 17 a22% do total de P contido.

3.3 Composição mineralógicae características da apatita

As amostras estudadas apresentambasicamente a mesma assembléia mine-ralógica, variando apenas suas propor-ções relativas. São compostas por apati-ta, oxi-hidróxidos de ferro (magnetita,hematita e goethita), ilmenita, argilomi-nerais (vermiculita, micas interestratifi-cadas e ilita), quartzo, carbonatos (calci-ta e/ou dolomita), além de barita e outrosminerais menores como acessórios (zir-conolita, calzirtita, badeleíta e niobatos).

O Apatitito é a amostra com maiorconteúdo em apatita (62%) e o Piroxeni-to, a mais pobre (24%); nas demais amos-tras, essas proporções situam-se entre33 e 41%.

Nos ensaios de separações mine-rais, a apatita concentra-se, preferenci-almente, no produto afundado não mag-nético, na forma de partículas liberadase com a superfície límpida ou ligeiramen-te recoberta por películas de oxi-hidróxi-dos de ferro. Secundariamente, a apatitapode ocorrer na forma mista, principal-mente com magnetita, ilmenita e piroxê-nio ou com a superfície altamente impreg-nada, fato este que interfere no seu com-portamento na separação magnética.Como pode ser observado nas fotomi-crografias obtidas ao MEV (Figura 3a/3b), é característica a ocorrência de apa-tita primária em núcleos preservados, ci-

Tabela 1 - Composição química das amostras estudadas.



mentados por apatita secundária. Estu-dos recentes sobre essas duas formasde ocorrência da apatita no Complexo deSalitre foram realizados por Braz et al.(2004), através de microscopias óptica eeletrônica aliadas à técnica de catodolu-minescência para distinção dessas duasfases.

A Figura 3, relativa a fotomicrogra-fias obtidas ao MEV/EDS, apresenta al-gumas das principais formas de ocorrên-cia da apatita e suas associações com osminerais de ganga.

Na Figura 4, relativa a fotomicro-grafias obtidas ao MO dos produtosafundados não magnéticos, são mostra-dos os diferentes graus de recobrimentosuperficial da apatita por películas de oxi-hidróxidos de ferro, além de sua rugosi-dade. Kahn (1999) discute estes e ou-

tros fatores como seletividade entre apa-tita e outros minerais portadores de cáti-ons de elementos alcalino-terrosos epresença de fosfatos secundários, fato-res estes que podem contribuir em even-tuais quedas na recuperação da apatitana etapa de flotação.

Os fosfatos secundários, presentesnas amostras Apatitito, Foscorito Intem-perizado e Piroxenito Intemperizado,ocorrem, principalmente, abaixo de 0,21mm, com tendência a aumentar nas fra-ções finas, e, nos ensaios de separaçõesminerais, tendem a concentrar-se no pro-duto afundado fracamente magnético.Para o Apatitito, 99% do total de P

2O

5

estão contidos na forma de apatita. Jápara o Piroxenito Intemperizado e Fos-corito Intemperizado, esses valores cor-respondem a 99 e 97%, respectivamente.

4. DiscussãoAs principais características das

amostras estudadas são apresentadascomparativamente na Tabela 2.

Observa-se que o Apatitito apre-senta teor de P

2O

5 total mais elevado

(25,2%), com relação CaO/P2O

5 de 1,32,

enquanto que o Piroxenito, o mais baixo(9%). Essa amostra, por sua vez, mostraa maior relação CaO/P

2O

5 (2,18), enquan-

to que o Foscorito Intemperizado apre-senta a mais baixa (1,24).

As amostras apresentam, basica-mente, a mesma composição mineralógi-ca, variando apenas a proporção relati-va dos minerais presentes. Todas asamostras são constituídas por apatita,oxi-hidróxidos de ferro, ilmenita, argilo-minerais, quartzo, carbonatos, barita e

Figura 2 - Curvas acumuladas de distribuições em massa e dos principais óxidos para os produtos de moagem (-0,21 mm).



outros minerais acessórios, que repre-sentam cerca de 1% nas amostras Fos-corito Intemperizado e Piroxenito e tra-ços nas demais. Piroxênio ocorre somen-te no Foscorito (7%) e no Piroxenito(20%) e anatásio apenas no PiroxenitoIntemperizado (3%). Barita está presen-te em todas as amostras em proporçõesda ordem de 1%, à exceção do FoscoritoSilicificado, onde representa traço. Alu-mino-fosfatos secundários representam2% no Foscorito Intemperizado e traçosno Piroxenito Intemperizado e no Apati-tito. Perovskita constitui entre 3 e 5%nas amostras Foscorito Silicificado, Pi-roxenito e Zona de Mistura e traço noFoscorito Intemperizado.

Os menores conteúdos de apatitasão observados no Piroxenito (~24%) eno Piroxenito Intemperizado (~33%); omaior conteúdo é encontrado no Apati-tito (62%), enquanto que nas demais estese situa entre 37 e 41%. A apatita ocorre,normalmente, na forma liberada, apresen-tando superfície límpida à fracamente

impregnada por oxi-hidróxidos de ferro.A parcela altamente impregnada (não flo-tável) nas amostras Foscorito Silicifica-do, Piroxenito Intemperizado e Piroxeni-to é da ordem de 6%; já nas amostrasApatitito, Foscorito Intemperizado eZona de Mistura situa-se por volta de 8a 9%. A recuperação potencial estimadade apatita na etapa de concentração porflotação está compreendida entre 90 e93% para todas as amostras (recuperaçãoglobal superior a 74%, exceto para a Zonade Mistura, onde corresponde a 71%).

As lamas, correspondentes à fra-ção -0,020 mm, representam 20% no Apa-titito, 24% no Foscorito Intemperizado ede 29 a 34% nas demais amostras. Osconteúdos de P

2O

5 associados a essa

fração são de 17 a 19% para todas asamostras, à exceção da Zona de Mistu-ra, onde atinge 22%. Os fosfatos secun-dários (principalmente gorceixita e/ougoiazita) foram observados no Apatititoe no Foscorito Intemperizado como tra-ços, atingindo cerca de 2% em massaapenas no Piroxenito Intemperizado.

5. ConclusõesConsiderando-se a assembléia mi-

neralógica das amostras estudadas eas características da apatita presentenas mesmas, não são esperados maio-res problemas em termos de concen-tração da apatita por flotação. No en-tanto, deve ser avaliada a seletividadena flotação entre a apatita e outrosminerais portadores de cálcio, taiscomo a perovskita e carbonatos nasamostras Foscorito Silicificado, Zonade Mistura e Piroxenito e, em menorproporção, nas amostras Apatitito ePiroxenito Intemperizado. Outro parâ-metro a ser considerado refere-se àimpregnação superficial da apatita poroxi-hidróxidos de ferro nas amostrasApatitito, Foscorito Intemperizado eZona de Mistura, implicando, eventu-almente, a necessidade de uma etapaprévia de atrição de forma a minimizarperdas de fósforo na flotação.

Figura 3 - (a) Apatitito, -0,30 +0,21 mm: apatita livre, com núcleos preservados de apatita primária, ou associada a oxi-hidróxidos

de ferro. (b) Fosc. Intemperizado, -0,21+0,15 mm: apatita secundária porosa, com hábito acicular e núcleos preservados de apatita

primária. (c) Fosc. Silicificado, -0,30+0,21 mm: apatita envolta por agregado de alumino-fosfatos microcristalinos.

Figura 4 - (a) Fosc. Silicificado: apatita com superfície lisa e limpa a rugosa e fortemente impregnada. (b) Fosc. Silicificado:

agregado de apatita parcialmente recoberto por película de oxi-hidróxidos de ferro. (c) Pirox. Intemperizado: apatita parcialmente

recoberta por películas de oxi-hidróxidos de ferro.



6. AgradecimentosÀ FOSFERTIL - Fertilizantes Fos-

fatados S.A. por possibilitar a realizaçãodesse trabalho.

7. ReferênciasbibliográficasALTSCHULER, Z. S. The weathering of

phosphate deposits - geochemical andenvironmental aspects. In: GRIFFITH, E.J., BEETON, A., SPENCER, J. M.,MITCHELL, D. T., eds., Environmental

Phosphorus Handbook. New York: JonhWiley & Sons, 1973. cap. 3, p. 33-95. 715 p.

AMARAL, A. J. R. Geologia do fosfato.Principais depósitos minerais do Brasil.

In: SCHOBBENHAUS, C., QUEIROZ, E. T., COELHO, C. E. S. (Ed.). Brasília: DNPM/CPRM, 1997. v. 14, Parte C, cap. 1. 634 p.

BARBOSA, O. et al. Geologia da região do triângulo mineiro. Rio de Janeiro: DNPM/DFPM,1970. 140 p. (Boletim 136).

BRAZ, A. B. et al. Caracterização da apatita primária e secundária de Salitre, MG. In: Semana

Ibero-Americana de Engenharia de Minas, São Paulo, 2004. v. 1, p. 21-25.KAHN, H. Caracterização de matérias-primas minerais associadas a complexos alcalino-

carbonatíticos. São Paulo: Escola Politécnica da USP, 1999. 216 p. (Tese de Livre Docência).KAHN, H. et al. Apatite from alkaline complexes - geological aspects, behavior in mineral

processing and characterization techniques. In: INTERNATIONAL CONGRESS FORAPPLIED MINERALOGY (ICAM), 9. Proceedings... Brisbane, 2008. p. 507-514.

MELO, M. T. V., CHABAN, N. Depósitos de fosfato, titânio e nióbio de Salitre, Minas Gerais. In:Principais depósitos minerais do Brasil. DNPM (Ed.), Brasília: 1997. v. 4-C, cap. 5.

SANT’AGOSTINO, L. M., KAHN, H. Metodologia para a caracterização tecnológica de matériasprimas minerais. Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP. BT/PMI/069, São Paulo:1997. 29 p.

TOLEDO, M. C. M. et al. Lateritic weathering effects over phosphatic Brazilian ores: Catalãoand Juquiá (Brasil). In: INTERNATIONAL GEOCHEMICAL EXPLORATION SYMPOSIUM,19. Proceedings... Vancouver: 1999. Abstracts volume, p. 142-143.

Artigo recebido em 17/10/2008 e aprovado em 24/08/2009.

Tabela 2 - Comparação entre as principais características das amostras estudadas.

Documents

Caracterização tecnológica dos tipos de minério de fosfato