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XIX ENTMME- Recife, Pernambuco - 2002.

EXPERIÊNCIA BRASILEIRA DE PRODUÇÃO DE CONCENTRADO FOSFÁ TICO A PARTIR DE LAMAS

R.C. Guimarães\ A.E.C. Peres2

1- Bunge Fertilizantes SA. Av. Arafértil, 5000. Zona Submbana. CEP 38184-114. Araxá-MG E-mail: rogerio.contato@bungeferti.com.br

2- Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais- Universidade Federal de Minas Gerais. Rua Espírito Santo, 35. Centro. CEP 30160-030. Belo Horizonte-MG

E~mail: aecperes@demet. ufmg. br

RESUMO

A produção de concentrados fosfáticos (rocha fosfática) a partir de lamas representa um desafio para a indústria de fosfato em todo o mundo. No Brasil, esse desafio é particulannente relevante devido aos teores de Pp

5 geralmente baixos e à origem ígnea.

As primeiras experiências industriais de produção de rocha fosfática a partir de lamas (fração -325# ou 44 J.Uil) começaram na Goiasfértil, hoje Ultrafértil e na Arafértil, hoje Bunge Fertilizantes SA, em Araxá, em 1984 e 1985. A experiência da Ultrafértil foi descontinuada até uma segunda fase . Na Bunge - Araxá, o concentrado fosfático obtido a partir de lamas corresponde a 35% da produção de concentrados da companhia (830.000 t/ano) em um circuito originalmente constituído de deslamagem em microciclones de 40mm e flotação em células mecânicas, empregando-se como reagente amido de milho e ácidos graxos. O desempenho da flotação de lamas e o controle de processo no concentrador da Bunge foram aperfeiçoados com a introdução da tecnologia de flotação em coluna, na primeira metade dos anos 90. A tecnologia de flotação em coluna para recuperação de lamas expandiu-se para outros concentradores brasileiros a partir de então: Ultrafértil (Catalão -GO), Bunge (Cajati-SP) e Fosfértil (Tapira-MG). A tecnologia de produção de concentrado fosfático a partir de lamas, genuinamente brasileira, é utilizada no processamento na faixa de 11-13% do total de produção de rocha fosfática. A produção de concentrados apatiticos a partir de lamas foi relevante para o crescimento da indústria de fertilizantes e contribuiu para uma maior recuperação desse bem mineral sem sucedâneo e pouco abundante.

PALAVRAS-CHAVE: fosfato ; lamas; apatita; flotação ; rocha fosfática; ultrafinos.

L INTRODUÇÃO

O Setor de Fertilizantes é fundamental no processo de produção agrícola, devendo ser analisado dentro do contexto do " Agribusiness" . No Brasil, tem-se a expectativa de consumo de fertilizantes em tomo de 16 milhões de toneladas no ano de 2002 . No Brasil, o "Agribusiness" corresponde a aproximadamente 40% do produto interno bruto (PIB), 50% da força de trabalho, 46% dos gastos familiares, 40% das exportações e 60% da balança comercial (Puggina, 1994). Dos três rnacronutrientes (nitrogênio, fósforo e potássio), analisaremos a importância e amplitude do fósforo no Brasil e no mundo.

O fósforo se caracteriza por ser um elemento sem sucedâneo, não apresentando atualmente condição de ser substituído por outra substância ou mesmo renovado (Silva, 1987). Este fato é de suma importância para que haja um aproveitamento racional das reservas, tendo em vista que, com o aumento da população mundial é necessário cada vez mais o incremento da produção de alimentos. O aumento da produtividade agrícola necessita de uma disponibilidade suficiente de insumos agrícolas, dentre eles os fertilizantes (Lima, 1989).

O fósforo é fundamental para a constituição da matéria viva, vegetal ou animal . Na composição da matéria seca do homem o fósforo contribui com aproximadamente 3%. O fósforo apresenta papéis específicos nos organismos vivos, tais como (Albuquerque, 1986):

• produção, armazenamento e fornecimento de energia nos processos de respiração e fotossíntese , • participação na constituição dos ossos, • presença na vitamina D, atuando na absorção e utilização do cálcio, • presença no sangue (35-45 mg P/100 mL).

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?Como o fósforo desempenha tantas funções vitais, sua falta se traduz em vários sintomas de anormalidade, tais como:

• vegetal : crescimento reduzido, menor perfilhamento, desenvolvimento limitado das flores, menor granação das espigas (grãos), atraso na maturação, menor produtividade, etc., • animal: perda de apetite, menor crescimento, formação incorreta de dentes e ossos, menor fertilidade, raquitismo, osteomalácia, etc.

2. RESERVAS DE FOSFATO

O fósforo é encontrado em abundância no globo terrestre, estimando-se que existam aproximadamente 100 bilhões de gigatoneladas. As reservas economicamente lavráveis estão na ordem de 30 bilhões de toneladas, enquanto que as potencialmente exploráveis ficam na faixa de 150 bilhões de toneladas (Rieder, 1986).

As principais reservas encontram-se nos Estados Unidos, China, Rússia e Marrocos, correspondendo a aproximadamente 2/3 das reservas mundiais. No Brasil as reservas conhecidas de fosfato correspondem a aproximadamente 2% das reservas mundiais.

Os depósitos de fosfatos podem ser divididos em três grupos, em função de sua origem (Rieder, 1986; Lima, 1989; Bom e Kalm, 1990; Albuquerque, 1981):

• depósitos de origem sedimentar marinha: caracteriza-se pela presença de fosforito (rocha sedimentar contendo apatita e/ou colofana e outros minerais fosfáticos associados a areia e argila). Ocorrem em forma de camadas e espalhados por grandes áreas, formados por uma sedimentação lenta. Estes depósitos são facilmente lavráveis a céu aberto e o processo de beneficiamento e concentração do minério é pouco sofisticado. Os exemplos principais desses depósitos encontram-se nos EU A (Flórida) e no norte da África (Marrocos e Tunísia). No Brasil, enquadra-se neste tipo de depósito as jazidas de Olinda e as de Patos de Minas, contudo com maiores dificuldades de concentração, • depósitos de origem ígnea: correspondem em geral a minérios complexos, localizados em áreas geralmente restritas, exigindo operações de lavra mais seletivas e sofisticados processos de separação e de concentração. A variedade mineralógica predominante é a flúor-apatita, associada a fosfatos secundários, magnetita, goethita, limonita, micas e silicatos em geral, carbonatos, minerais de nióbio, titânio e bário. As principais reservas de minério fosfático em exploração no Brasil se incluem neste grupo (Tapira, Catalão, Araxá, Jacupiranga, etc.), • depósitos biogenéticos: depósitos orgânicos nitrogenados de menor importância econômica.

Os depósitos de fosfato no Brasil são constituídos principalmente por apatita de chaminés alcalinas, representando 80% das reservas brasileiras, enquanto que os depósitos de fosforita atingem 18% e os de outras fontes (guano, bauxita fosforosa, apatita de veios, etc.) chegam a apenas 2% (Sintoni, 1979). A soma das reservas medida, indicada e inferida atinge cerca de 3,2 bilhões de toneladas com teor médio em tomo de 11% de Pp

5 (Beisiegel, 1986; Damasceno, 1988).

3. BENEFICIAMENTO DE FOSFATO

O beneficiamento clássico de rochas sedimentares, em que os minerais são apatita, magnetita, quartzo, carbonato e argilo­minerais, são realizados através de classificação e lavagem da apatita grosseira ("pebble") e pela flotação das frações mais finas (menores que 1,2 mm ou 0,8 mm), enquanto que as frações ultrafinas (lamas) são geralmente descartadas. A flotação se processa em duas etapas: aniônica para a obtenção de um pré-concentrado de apatita seguida de uma catiônica onde se obtém um flotado quartzoso e o concentrado final de apatita (Belger, 1987). Os processos de flotação de Phalabora (África do Sul), Kola (Rússia) e Siilinjarvi (Finlândia) apresentam flotação direta da apatita com ácidos graxos (geralmente "taill oil") ou sarcosinatos ( coletor anfótero ), que é o caso da última (Leal Filho, 1988).

Contrariamente à indústria internacional, a nacional está baseada no aproveitamento de depósitos de mineralogia mais complexa. O baixo teor de apatita, inerente aos minérios brasileiros de origem ígnea, aliado à complexidade mineralógica decorrente do intemperismo ao qual se submeteram as rochas nacionais em virtude dos processos geológicos, tem se constituído em um permanente desafio aos técnicos brasileiros e à tecnologia nacional de beneficiamento de fosfato (Barbosa Neto, 1994; Damasceno et alii, 1989). A partir da década de 60 houve um grande desenvolvimento de tecnologia para o beneficiamento do fosfato nacional. Fruto deste trabalho foram instaladas as unidades de: Jacupiranga (Serrana, hoje Bunge - 1970), Araxá (Arafértil, hoje Bunge- 1977), Tapira (Fosfértil- 1979) e Catalão (Copebrás- 1979 e Goiasfértil, hoje Ultrafértil-'- 1982).

A produção nacional de rocha fosfática, que possuía uma participação de 19% do consumo brasileiro em 1976, passou

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a 94% em 1981 graças a este desenvolvimento tecnológico. Ressalta-se, dentre muitos, a atuação do Prof. Paulo Abib Andety e sua equipe como pioneiros do beneficiamento mineral de fosfato.

Atualmente a produção nacional de fósforo atende aproximadamente 70-75% do consumo brasileiro, sendo o restante importado. A participação do produto nacional poderia se maior caso o setor obtivesse melhor competitividade com o fósforo importado, visto que a capacidade instalada é cerca de 10% superior à produção. A crescente demanda por fosfatos, seja na forma de fertilizantes, seja como nutrição animal, promove a perspectiva de ampliação no setor de produção de fosfatados no Brasil.

4. CARACTERÍSTICAS DA MINERALIZAÇÃO FOSFÁTICA BUNGE- ARAXÁ

A Arafértil SA, hoje Bunge, foi constituída em 1971 , transformando-se num dos grandes passos do país em direção à auto-suficiência na produção de fertilizantes fosfatados, já que na época a grande maioria do fosfato consumida era importada.

A fommção da empresa foi resultado de um conjunto de trabalhos, realizados por técnicos brasileiros, visando o aproveitamento industrial das reservas de apatita do Barreiro, em Araxá-MG. Os primeiros estudos petrográficos foram realizados por Djalma Guimarães em 1925, quando identificou a presença de apatita e barita. Estes trabalhos foram intensificados principalmente a partir de 1965, com intensa campanha de sondagem executada pela GEOSOL para o DNPM.

Os primeiros resultados positivos, indicando a viabilidade do aproveitamento econômico da apatita de Araxá, foram obtidos no final da década de 60. Após a comprovação dos resultados preliminares em escala piloto foi instalada uma unidade semi-industrial, com capacidade de produção de concentrado de 10.000 t/ano de concentrado fosfático. A operação industrial iniciou-se em setembro de 1977, entrando em fase operacional, propriamente dita, em agosto de 1978, com sua inauguração oficial.

O Complexo Carbonatítico do Barreiro possui fonna aproximadamente circular com 4,5 km de diâmetro. O maciço é constituído principalmente por rochas carbonatíticas e glimeríticas. A concessão da Bunge corresponde à cerca de 20% da área total do complexo, localizada na porção noroeste do mesmo.

Sob efeito do intemperismo no glimerito, de composição essencialmente micácea, houve alteração parcial em venniculita, transformação de outros silicatos em minerais do grupo da elo ri ta, alteração dos minerais de ferro e transformação de parte da apatita em fosfatos hidratados amorfos. No carbonatito houve além dos fenômenos anteriores, lixiviação do carbonato e precipitação dos íons de ferro, bário, fosfato e silício. A zona portadora de minério é constituída principalmente por apatita, argila-minerais , magnetita, barita, minerais hidratados de ferro (goethita e limonita), fosfatos secundários de alumínio e ferro , minerais de titânio (ilmenita e anatásio), carbonatos (calcita e dolomita) e outros. A composição mineralógica aproximada dos diferentes tipos de minérios é mostrada a seguir.

Tabela I- Composição mineralógica aproximada dos diferentes tipos de minérios

Tipos de minérios Minerais

Oxidado Silicatado Silico-

r.:uhon::~t::~cl o A_Qatita 28 24 25 Barita 7 1 2

Carbonatos 3 4 19 Oxidas de ferro 28 22 15

Quartzo 10 7 7 Mmera1s SillCO -

14 32 26 mae:nesiano_s_

Outros minerais 10 10 6 Total 100 100 100

Atualmente é lavrado o minério oxidado com parte do minério silicatado. A distribuição granuloquímica do minério alimentado no concentrador mostra que os minerais portadores de fósforo apresentam predominância nas frações mais grossas, enquanto que os minerais de ferro, quartzo, e silicatos prevalecem nas frações mais finas. O minério é muito friável e alterado possuindo significativa porcentagem de apatita nas frações -400# (abaixo de 37 !1111).

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Tabela II - Disbribuição granuloquímica acumulada típica do minério alimentado no concentrador.

5. EXPERIÊNCIA PIONEIRA DE PRODUÇÃO DE CONCENTRADO FOSFÁ TICO A PARTIR DE LAMAS NO CONCENTRADOR DA BUNGE- ARAXÁ

No início de produção da Bunge apenas a fração mais grossa do minério (+ 400#) era aproveitada, proporcionando consideráveis perdas de fosfato nas lamas (naturais e geradas), as quais foram devidamente depositadas em barragens específicas de 1977 até 1984. A figura 1 mostra o fluxograma simplificado do concentrador nesta fase, incluindo modificações ocorridas no circuito original.

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(liJb.ptdlro)

Figura 1- Fluxograma do concentrador da Bunge- Araxá (1977- 1984).

A partir de 1984 iniciou-se o aproveitamento industrial do fósforo contido nas lamas, utilizando-se deslamagem em microciclones de 40 mm e flotação das lamas naturais (após moagem por barras) e lamas geradas (após moagem por bolas) , em células mecânicas Wemco, conforme mostrado na figura 2. Houve aumento significativo da recuperação do fósforo , 10%, com produção anual de 150.000 t de concentrado fosfático.

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Figura 2- Fluxograma do concentrador com recuperação de lamas da Bunge- Araxá (1984-1991).

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Figura 3- Fluxograma do concentrador com recuperação de lamas da Bunge- Araxá (1992 - 2002).

A partir de 1992 novo salto tecnológico foi obtido com a introdução de flotação em colunas (Cominco ), com significativo aumento de recuperação, redução no consumo de reagentes e simplificação do circuito, conforme mostrado na figura 3. Outras melhorias foram realizadas no circuito, tais como a substituição dos microciclones de 40 mm por hidrociclones Mozley (2") ocorrida em 1999 e utilização de sistema supervisório a partir de 1996.

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A importância da produção de concentrado fosfático a partir da lama é evidenciada na figura 4. Atualmente cerca de 35% da produção anual de concentrados fosfáticos é proveniente das lamas.

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Figura 4- Perfil da produção de concentrado fosfático da Bunge- Araxá (1978- 2002) Por questões de mercado não ocorreu produção em 1989.

6. SITUAÇÃO ATUAL

A partir de então, a tecnologia de aproveitamento do fosfato presente nas lamas foi aplicada nos principais concentradores de fosfato do Brasil. A tabela mostrada a seguir apresenta as principais características deste processo.

Tabela III- Principais características dos processos de produção de concentrados fosfáticos a partir de lamas -Brasil.

Bunge Itens Araxá Cajati Fosfértil- Tapira Ultrafértil - Catalão

Minério alimentado - P O (%) 12-14 4,5-5,0 7,5 -7,8 10,2- 11,0

Capacidade instalada (t/ano)

grosso/fino 540.000 500.000 1.516.000 880.000

ultrafino 290.000 30.000 84.000 120.000

total 830.000 530.000 1.600.000 1.000.000

Mi croci clones

fornecedor Mozley Mozley Krebs Mozley- Multotec

diâmetro 2" 2" 2" 40mm 2 (lama natural)

estágio ~ oamaReradM 2 3 3 ama atura

QQál: ÜLID) I O (lawa g~:rada) 5- 10 5- I O 5-8 Sistema reagente

sabão de

coletor sabão de ácido graxa

sarcosinato ácido graxa + sabão de ácido graxa

amido de sulfussuccinato

depressor fubá de milho

milho amido de milho amido de milhó nonil fenol etoxilado

FI atação Coluna

tipo Coluna coluna - mecâmca coluna- mecânica fornecedor de colunas Cominco Cominco Cominco Cominco

estágios rg rg - cl- sv rg- cl- sv rg- cl- sv

Recup. P20

5 em relação à fração ultrafina 48 40 45 45

Qualidade do concentrado

252

""''

. "'"

.

XIX ENTiv1ME- Recife, Pernambuco- 2002.

Pps 33,0 -34,0 33,0 33,5 - 34,0 33,5- 35,0

Fp3 5,0- 6,5 1,0 - 2,0 1,2- 1,6 2,8 - 3,5

Alp3 0,4 - 0,7 0,2 - 0,4 0,4 - 0,8

MgO 0,4 -0,6 2,0 0,6 - 1,6 1,2 - 1,6

Si O 1,5 -2,0 2,5 - 4,5 4,0-5,5

3 4 Hl04 aplicação fertilizante

- fosfato -fertilizante fertili zante

Início de operação 1984 1999 2002 1995

Obs.: . rg: rougher; cl: cleaner; sv: scavenger No concentrador da Bunge - Cajati, o concentrado grosso é utilizado como "carrier" para a ftotação de ultrafinos, sendo os concentrados (grosso e ultrafinos) um só produto.

7. CONSIDERAÇÕES FINAIS

A tecnologia de produção de concentrados fosfáticos a partir de lamas foi desenvolvida a partir da capacitação, ex-periência e competência dos técnicos brasileiros, podendo-se dizer que se trata de uma tecnologia genuinamente brasileira.

Esta tecnologia tem sido aprimorada deste 1984, através de melhorias significativas nas deslamagens em hidrociclones, utilização de sistema de reagentes mais adequado, utilização de máquinas de ftotação com melhor desempenho e rendimento metalúrgico, utilização crescente de melhores sistemas de controle e, acima de tudo, maior conhecimento técnico das etapas processuais envolvidas nesta tecnologia.

Contudo os desafios não param, ocorre a necessidade constante de melhorias para maximizar as recuperações e enfrentar os minérios que cada vez mais se mostram com mineralogia mais complexa, influenciando sobremaneira as etapas de deslamagem e principalmente ftotação.

8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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