17
MINtRIO DE MANGANES DE CARAJÁS PARA UTILIZAÇÃO EM PILHAS ELETROQUÍMICAS l A. A. Men de s 'I J. L. Silv 511 A Cia. Va le do Rio Doce (CVRD) possui um a mina de minério de manganês em Ca r ajás , no Par á, que, a lém do manga nês metalúrgico, prod uz um minério de a lt o t eo r, adequado para utilização em pi lh as e le troquimica s. Esse min éri o vem send o come rci al iza do pe la CVRD d es de 1.985. Nesse art i go são apresentados os se g uint es tópicos: - Min era çã o e tr ata ment o do minér io par a pilhas de Carajãs; - De sc riçã o sucinta de uma p ilh a Lec lanché e das características químicas e es tr utura is de minérios para pilh as ; - Caracterí s tic as do minéri o da CVRD, e test es de desempenho de pilha s fabricadas com o minério da CVRD e de o utr as comp an hi as ; - Merc a do mundial de minéri os par a pilhas. CARAJÁS BATTERY GRADE MANGANESE ORE Cia. Vale do Rio Doce (CVRD) owns a m anga nese ore mine in Carajás, state of Pará, Bra zi l. Besi des a concentrate for metallurgical applications, th is mi ne pr od u ces a high grade ore, s uitabl e for battery app lic a tio ns . Since 198 5, CVRD has been suplying th e !at er ty pe of ore fo r the battery industries. The ore is pro ces se d in a p lant nea r the ore body an d tr a nsported by ra ilr oa d to the Po nta da Mad e ira Por t, s tat e of Maranhão, wher e it is shipp e d. Thi s paper presents th e fo ll ow in g topics: - CVRD battery grade ore reclamation and b ene ficiation at th e plant sit e; - Su c cinct desc ri pt i on of dr y cells (Leclanché); - Che mi c al and structural charact e ristics of ba ttery grade ores; - Characteristics of CVRD battery ore and battery performance tests with thi s ore; - Market share of ba tt ery grade m anganese ore. 1 Centro de Pesquisas I Ci a. Vale do Rio Doce, Rodovia BR-262, km 296, Santa Luzia- MG, Brasil; CEP 33.000. 2 . - . . . - Superlntendencla das Mlnas de CaraJas, CVRD.

MINtRIO DE MANGANES DE CARAJÁS PARA UTILIZAÇÃO EM …searchentmme.yang.art.br/download/1992/electrolysis-eletrólise/680... · pela CVRD desde 1.985. ... o qual é reduzido a 2"

  • Upload
    vutram

  • View
    212

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

MINtRIO DE MANGANES DE CARAJÁS PARA UTILIZAÇÃO EM PILHAS ELETROQUÍMICAS

l A. A. Mende s

'I

J . L. Silva·

511

A Cia. Va le do Rio Doce (CVRD) possui um a mina d e minério de manganês em Ca r ajás , no Par á , que, a lém do manga nês metalúrgico, produz um minério de a lto t eor, adequado para utilização e m pi lhas e le troquimica s. Esse minério vem sendo comercial izado pe la CVRD desde 1.985.

Nesse art i go são apresentados os se guintes tópicos: - Minera ção e tratament o do minér io para pilhas de Carajãs; - De sc rição sucinta de uma pilha Lec lanché e das

características químicas e es trutura is de minérios para pilhas ;

- Caracterí s tic as do minéri o da CVRD, e teste s de desempenho de pilha s fabricadas com o minério da CVRD e de outr a s companhias ;

- Merc a do mundial de minérios para pilhas.

CARAJÁS BATTERY GRADE MANGANESE ORE

Cia. Vale do Rio Doce (CVRD) owns a manganese ore mine i n Carajás, state of Pará, Bra zi l . Besides a concentrate for metallurgical applications, th is mi ne produces a high grade ore, s uitabl e for battery app lic a tions . Since 198 5, CVRD has been suplying the !ate r type of ore fo r the battery industries. The ore i s proces se d in a p lant nea r the ore body and tr ansported by r a ilroad to the Ponta da Made ira Port, s tate of Maranhão, where it i s shippe d.

Thi s paper presents the fo llowing topics: - CVRD battery grade ore reclamation and bene ficiation at the

plant site ; - Succinct desc ript i on o f dry cells (Leclanché); - Che mi c al and structural characte ristics of ba ttery grade ores; - Characteristics of CVRD battery ore and battery performance

tests with thi s ore; - Market share o f ba ttery grade manganese o r e .

1 Centro de Pesquisas I Ci a . Vale do Rio Doce, Rodovia BR-262, km 296, Santa Luzia- MG, Brasil; CEP 33.000.

2 . - . . . -Superlntendencla das Mlnas de CaraJas, CVRD.

51 2

INTRODUÇÃO

O complexo mineiro implantado pel a Cia. Vale do Rio Doce na

Serra dos Carajás, no Pará, possui uma reserva de minério de

manganês em torno de 60 milhões de toneladas, sendo que 10

milhÕes são apropriadas para utilização em pilhas e létricas.

De sde 1985, a CVRD comercializa o minério de manganês para

pilhas elétricas da mina do Azul (Carajás)

t e ndo vendido 36 mil toneladas e m 1.991.

no mercado mundial,

O mercado para pilhas é o segundo maior mercado para

minério de ma ng a nês, depois do metalúrgico. Existem trê s vias

de utilização desse minério na indústri a d e pilhas e létricas,

quais sejam, diretamente, sem transformação, se o miné rio

apresenta r ca rac t e rític as apropriadas para utilização em pilhas

(NMD), ou para fabricação de bióxido d e manganês eletrolítico

(EMD) ou bióxido de manganês químico (CMD).

Para realizar os estudos de avaliação eletroquímica do

minério para pilhas de Carajás, o Ce ntro de Pesquisas da CVRD

desenvolveu equipamentos e me todologias, e mo nto u um l a boratório

de pilhas elétricas. Poste riormente, essas me todo logias foram

transferidas para Carajás, e implantado lá um o utro laboratório

de pilhas, objetivando o controle de qualidade d a produção. Em

1.990, o Centro de Pesquisas modernizou o seu La boratório d e

Pilhas, e vem desenvolvendo estudos que comprovam a alta

qualidade do minério pa ra pilhas da CVRD.

No presente trabalho são abordados: a mineração e tratamento

do minério, sua composição química e estrutural e a performance

de pilhas fabricadas em escala de laboratório, tanto do minério

da CVRD quanto de outras companhias. são ainda apresentadas as

principais características desejáveis em um minério para

pilhas, e uma descrição sucinta de uma pilha Leclanché.

513

MINERAÇÃO E TRATAMENTO DO MINtRIO PARA PILHAS DE CARAJÂS (1)

o minério de mang a nês

concomi tan t ement e com o minér i o para

mina do Azu l a l av ra desenvo lve-se a

4 metros de altura.

capacidade d e 300 h . p. ,

O d e s monte

nao send o

para pilhas é lavrado

aplicação metalúrgica. Na

c eu aberto, e m b a ncadas de

é efetuado por tratar d ..

necessár ia a utilização de

e xplosivos. O c a r regamento utiliza pás carrega d e iras de rodas

com capacidade de .I

concha d e 9,9 m e o transporte é feito em

caminhões de 1 20 t . Todo ma t e rial não manganesífero r emovido da

mina é estocado fora d o pit de lavra , para recuperação futura

das áreas degradadas .

A l a vra é r ea lizada segund o

f unção da demanda pre v i sta.

planos anuais elaborados em

Os critérios utiliz a dos para

definição dos b locos a s e r e m desmontados baseiam-se na

qualidade química e e l etroquími ca de a most r as coletadas em

poços de 4 m d e profund i dade , distribuídos e m malha quadr ada de

10 m x 10 m.

Tratame nto

Para o me rcado consumidor, um aspecto de e x t r ema importância

é a homogeneidad e do p r o d u t o. Assim, a etapa preparatóri a ao

tratamento d o minério e a formação de pilhas d e ho mogeneização

do "run of mine " a i nda na mina, logo após o d e smonte. Essas

p ilhas sao formadas em cama d a s de 0,5 m de espessura e cada

camada é f o rmada por cordões con tínuos oriundos de uma varredura

no minério desmonta do. Este procedimento possibilita uma

alimentação uniforme da planta de tratamento.

A instalação de tratamento do minério de manganês de Carajás,

apresentada na Figura 1, é utilizada para todos os tipos de

minérios oriundos da Mina do Azul, e possui capacidade de

alimentação de um milhão de tpa. O processo fundamenta - se

basicamente

peneiramento

nas

a

operações

úmido,

de cominuição, deslamagem,

classificação gravimétrica e

514

desaguamento. O suprimento de água do processo é o b tido por

bombeamento, a uma vazão de 300 m1 /h, a partir de uma bac i a de

captação localizada no leito do Igarapé Calunga. A energia

consumida é proveniente da hidrelé trica d e Tucuruí.

O tratamento inicia com a alimentação do "ru n of mine " com

granulometria inferior a 12", o qual é reduzido a 2" a través d e

britador de mandíbulas. Em seguida, o mate rial br itado

alimenta um lavador rotativo (s c rubber ) que promove um

condicionamento do minério com água, para f ac ili tar a remoção da

fração argilosa nas e tapas seguintes do processo. A d e scarga d o

"scrubber" alimenta uma peneira vibrat6ria de 2 dec ks (1" e

l/4"). Nessa e tapa de peneiramento a úmido, o ove rsize do

primeiro deck (-2" +1") é conduz ido para rebritagem em britador

de mandíbulas e retorna e m circuito fechado e o ove rsiz e do

segundo deck (-1" +1/4") é conduzido ao segundo e stádio de

pene irame nto. O undersize do segundo deck (-1/4") s e gue para a

classificação gravimétrica no primeiro hidroclassifica dor, pa ra

reduzir a fração mai s fina e argi lo s a. O segundo peneiramento a

úmido, em dois deck s (3/8" e 1/8"), funciona como d e s baste na

a limentação do segundo hidroclassificador. O mate rial retido nos

do i s decks da peneira segue par a os s ilos e o materi a l pa s s a nte

do segundo deck alimenta o segundo hidroclassif i cador, q ue oper a

em série com o primeiro. O underfl ow do segundo cl assi fi c a do r,

ap6s desaguamento, constitui-se na fração fina que compõe o

produto final com os materiais já ensilados. Este produto tem

granulometria entre 1" e 100 mesh . O overflow constitue o

rejeito do tratamento , que r epresenta 28

lançado em barragem de contenção .

% da a lime ntação , e é

O minério para pilhas da CVRD é c omerciali z ado de duas

formas: A granel,

moído abaixo de

com granunoletria e ntre 1" e 100

200 mesh e embalado e m sacos de

utilização final do produto é sempre na forma moída.

me sh , ou

50 kg. A

A planta de moagem d o minério de manganê s de Carajás,

apresentada na Figura 2 , poss u i capac idade de 30.000 tpa .

515

F i gura 1. F luxograma da i nstalaç~o de b enef i c i amen t o do min~rio

d e mang a nês d e Cara jás .

Fi gura 2 . Fluxograma da instalaç~o de moagem do min~rio de

manganês d e Carajás.

51 6

O minério é moido, secado e cl ass ific~do e m um~ única oper~ção ,

em moinho de rolos Raymond (classi ficaçã o por palhe tas, ti po

"high side"). O material sai do moinho com umi dade de 1,5 %, e fi

es tocado e m um silo com capacidade de 40 t, de onde vai para o

e nsacamento .

Controle de Qualidade

As atividades de controle d e qualidade obj e tivam a a dequ ação

dos produtos gerados às exigências do merc ado consumidor. A

qualidade dos produtos começa a ser monitorada com a avaliação

das características do minério bruto repre sentado pelas amostra s

coletadas na mina em poços de 4 m de altu ra. As amostr as sofr e m

simulação do tratamento industria l, e nos produtos simulados

são executadas análises quími cas dos e lementos espec ificados .

Além disso, são desenvolvidos t e s tes de des emp enho

e l etroquímico, a partir de pilhas elé tricas fabr icadas nos

laboratório s da CVRD. Essas informações nortei am a programação

de alime ntação da planta industrial. Durante a produção do

bióxido d e manganês, são gerada s amostras por incrementos ,

r et irados a cada 15 minutos . Os produtos do tra tame nto são

depositados no Pátio de Espera até q ue sejam realizadas as

análises químicas. De posse dos r es ultados das anál ises, é

montada a programação de formação de pilhas de homogene i zação d o

minério, pilhas esta s que variam de 2000 a 3000 t. Feito isto, o

minério está pronto para ser embarcado à granel ou para

a limentar a Planta de Mo~gem.

Na Planta de Moagem é realizado o controle da granul ome tria e

da umidade do produto. O produto é embalado em sacos de 50 kg,

que são acondicionados em "big bags" de 1,5 t. Os "big bags"

são agrupados em lotes de 150 t, e cada lote apresenta

uma ficha de qualidade química e granulométrica, além de

dados de tensão inicial de massa depolarizadora feita com o

minério.

51 7

PILHA LECLANC!I:t:

Pi lha é uma font e de energ ia portá til. Os vá rios tipos de

pilhas exis tentes no

pil has primár i as e

mercado são class ificados em dois gru pos,

secundárias . As pi lha s pr imárias nao sao

recarregáveis e as secundári as sao recarregáveis, pe rmitindo

diversos cic l os de utilização . A pilha primária mais popular,

que uti liza minér i o de mang anês como d epo larizador, é a chamada

pi lha Lecl anché . Es sa pilha transforma, quando solicitada ,

e nergi a q uími ca em energ ia elét rica, por meio de uma reação de

ox i-redução eletroquimi ca , onde o Mnq é reduzido e o zinco é

ox idado . Em princ ípio, a reaç ão básica e a seguinte:

Zn + 2 Mn02

---)

O pe squisador Leclanché, qua ndo co ncebeu a pilha Zn-MnO ,

ut ili zou um e letr6 l ito liquido (NH Cl). Poste riorment e , o

ele tról ito foi ge latini zado com o uso d e ami do , e a p ilha p assou

a ser chamada de pilha seca. Os fato r es dec i s ivos para a

comerc i a li zação das pi lha s Lec lanc hé foram, sem d úvid a , a

uti liz ação do copo de zi nco como a nodo e recipiente e a

ge lat inizaç ã o do e le tró lito (2 ).

O minério

depo l arizador ,

pe rformance da

de polariza ção

de manganês é utiliz ado

e const itui o catado da

pilha é

do minério.

d epe ndente das

e m pilhas como

pilha. Assim, a

ca r acter í s ticas de

Apesar de a pilha Le c l a nc hé ser chamada d e seca , é

ne cessário que os seus eletrodo s es tejam úmidos pa ra h ave r

ge ração de ene rgia e l é trica . O MnO favorece a manutenção da l

umid ade na pi lha, o xidand o o H2

gerado pelas reações que

ocorrem na pilha , d epolari zando-a e fo rmando água . A t axa de

remoção de gás é proporcional ã reatividade do Mnq (3 ).

518

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DE UM MIN~RIO PARA PILHAS

O comportamento eletroquímico de um minério de manganês é

influe nciado principalmente pela sua

estrutura mine ralógica e área superficial

Quimicamente, o minério deve possuir a lto

composição química ,

de suas partículas.

teor de MnO e baixo 2

nível de impurezas deletérias, tais como Cu, Ni, Co, As, Sb e

outros metais eletronegativos em relação ao zinco Além disso,

o minério deve ser suficientemente poroso, com area supe rficial

alta, para permitir que as reações ocorr am com maior

aproveitamento das partículas. O minério deve posuir também

estrutura mineralógica ativa eletroquimicamente,

preferencialmente com grandes quantidades d e nsutita,

todorokita, birnessita e litiofo r ita.

Existem mais de vinte importantes mine ra is d e manganes na

natureza, sendo qu e somente dois são estequiomé tri cos. São e les

a pirolusita (Mn0 2 beta) e a ramsdelita (Mn02

), que não são bons

depolarizadores. O restante apresenta defeitos est r utu ra is

diversos, e muitos contém cavidades onde se acomodam cátions de

Ba2+ . Pb2+ K+, Na+, Ca+ , Mn.í'+ e água de cristalização. A

nsutita (MnO gama- Mn(O,OH) apresenta estrutura des o rdenada

e grãos porosos, com uma rede de microporos e microtrincas

ligando o interior e o exterior das partículas.

com que

pilhas.

ela apresente boa

A todorokita ((Na,

performance

Ca, K, Ba,

quando

Mn 2+ )

Tudo isso faz

utilizada em

Mn5 0 12 .3H 2 0 )

também apresenta estrutura desordenada, pare cida com a da

nsutita, com caracteríticas apropriadas para uso e m pilhas. A

birnesita (Mn02

delta - (Ca, Na) Mn 7 ol4 . 3H 7. O) apresenta

estrutura desordenada e granulação mais fina, que proporcionam

as pilhas alta voltagem mas vida curta em descarga. Algumas

criptomelanas apresentam performance aceitável (vida longa) e a

rodocrosita é inadequada para uso em pilhas (4).

519

CARACTER1STICAS DO MINtRIO PARA PILHAS DA CVRD

Química

O NMD da CVRD apres e nta alto teor de MnO , acima de 80 %, 2

e ba ixos teores de e l ementos deletérios, semelhant e ao do

princ ipa l forne c e dor mundial, o minério proveniente do Gabão (se

s oma do o t e or de impure zas dos principais eleme ntos nocivos),

como pode s e r v i s to na Tabe la I. Mas , devido provavelmente ao

COMP ONENTES CVRD GABÃO GRANA Mtxico

Mn 53,4 54 ,6 53,2 45,8

Mn0 2 81,0 82,8 7 9,4 69,7

Si0 2 1 1 7 4 1,86 7,49 7,05

Al2

02

4 , 28 3 , 88 1 ,4 8 2, 17

Fe 2,82 1,63 1, 46 7 ,0 9

Ni (ppm) 640 435 476 86

Cu (ppm) 330 271 85 24

C o (ppm) 160 970 95 31

As (ppm) 40 36 160 31

H2 0 comb. 4,64 4,24 2 , 78 5,07

----------------------------------------------------------------Are a BET 15,0 11,0 715

Ta bela I. Compos ição química dos principais minérios de

manganês para pilhas do mundo , determinada no Centro

de Pe squisas da CVRD (5,6).

tipo estrutural do minério da CVRD, ele transfere menor

quantidade de e lementos deletérios a um eletrólito de cloreto

de z i nco e / ou cloreto de amônio (eletrólitos.utilizados

na pilha Leclanché), como ficou comprov ado em experiências

realizadas no Centro de Pesquisas da CVRD (ver Tabela II).

Ass i m, quando é utili z a do o NMD de Carajás, o ataque desses

520

elementos d e leté rios à chapa d e z inc o (anodo e r ecip i e n te da

pilha)

pilha.

s e r a me nor, e have r ã me no r f o rmaçã o de hidrogén i o n a

Isso torna-se ainda mai s importa nte pel o fato de q u e

atualme nte há uma grande pre ssã o

retirada d e me rcúrio das pilha s,

formação de g a s e s.

dos ambiental istas para

utilizado par a mi nimizar a

En s aios r e alizados em e quipamento BET (proj e t o St rho l ein ),

nas me s mas circunstâncias (110 °C, 15 minuto s), mostraram qu e

o produto BMl J para pilhas da CVRD apr e sento u á rea s u pe r fic i a l

mais alta qu e a dos minérios do Ga bão e de Ghana.

COMPONENTE

Ni (ppm)

Cu (ppm)

Co (ppm)

ELETR6LITO: NH4

Cl(*)

CVRD

0,96

0,14

0,02

Gabão

1,07

0,20

0,03

ELETR6LITO: ZnC1 l+ NH,, Cl (**)

CVRD

1, 29

2,47

0,5 7

Gabão

2,0 5

2 , 5 0

1, 77

(*) - 15 g de mi n é rio em contato c o m 50 ml de sol ução de NH 4 Cl

20 %, durante 72 horas, a 45 °C, e anális e q uimica d o

el e tról i to contaminado .

( **)- 20 g d e minério em contato c o m 100 ml de soluç ão de ZnCl2

(27 %) mais NH 4 Cl ( 3 %) , dura nte 8 horas, a 1 05 o c, e

anã lis e q uimica do eletrólito contaminado .

Tabela II. Compos ição quimica de e 1e trólitos cont a min a d o s c om

mi né rios para pilhas da CVRO e do Gabão ( 7 ).

Anãlise Granulométrica

Na Fig ura 3 sao mostradas as curvas d e d i s tr ib u i ç ã o

granulométrica do produto BMlJ (miné ri o mo ido d a CVRD , p r onto

para ser utili zad o na fabric a ção d e pilhas) e d os produt os

concorrentes (a mostras d a IBA, a na lisada s e m l abo r a tórios

estrangeiros) (8).

521

Mineralogia

A análise mine r a lóg ica do minério para pilhas de Cara jás ,

obtidn po r d i fr aç ã o de Raios-X (Fig ura 4), mostra que a nsutita

e stá presente e m gra nde quantidade nesse minér i o , além de

t odorokita e cr i ptomelana . Por i s s o , o NMD da CVRD apresenta

a lto desempe nho em utilizaçao em pi lhas e l étricas .

Performance de Pilhas

As caracteri s ticas quimicas e estruturais indicam se

um minério é a propriado para util i zação em pilhas e létricas.

Porém , a real capac ida de de um minério s e rá comprovada através

de testes de d esempenho de pilhas fabricadas com o minério.

Para i sso , o Centro de Pesquisas da CVRD possui um laboratório

para fabricação e teste de pilhas, com um versátil s istema

capaz de atender a automatizado para descarga d e pilhas,

qua lquer norma ou procedimento internacional. O paine l para

de s carga de pilhas desenvolvido no Centro de Pesquisas da CVRD

pode ser utilizado para qua i squer valores de resistência, com

e rro menor q ue 0,5 %. O sistema para teste de des c arga d e pilhas

implantado nesse laboratório é mostrado na Figura 5 .

Os t e stes d e descarga d e pilhas mai s utilizados sao os

seguintes :

1. Teste de d e s carga continua . A pilha é submetida a uma

de s carga elétrica cont inua, sob r es itência d e 3,9 ohm, até

que atinja a diferença de potencial de 0,9 V. Esse teste

simula solic itações mais pesadas ;

2 . Teste d e descarga rápida. Descarga inte rmite nte, durante

30 minutos ininterruptas por dia, sob r e sistência de 3,9 ohm,

até que a pilha atinja 0,9 V;

3. Te s te de descarga lenta . Descarga intermitente, durante

4 hora s ininterruptas por dia,

até que a pilha atinja 0, 9 V.

leves.

sob resistência de 39 ohm ,

Simula solicitaç ões mais

522

Ct) I 8 lO 10 ;o 60 RO 100 100 300 l QQ I ' ----+--+-t- .J_~~~~ iOO

~~. 1~ ~. B·_ j ; , ~~ .r . 1 1 ,_ t . i ' -- I I • -r J • I B0 -1- . .. - .+--L I _____ _ ;____ · .. ··-r-· _, - -----i- ---· RO

' ' ' Tr'Ghano ' : i · I , i I ~ ~l -q ~,:h~ : "~H 1 ! 'Fi'" 1\. . _ : _ l -j 0 1- ·z - Mixico · i ; ·· · .. , -- 1 I ! : . ' ' ·' - : I i i :

40 j ___ --· ··· ~ _____ _!_~--.- _ _ Gahao. ···-• ···-- --! ... ·t __ . ···-;- ·· . 40

t I I' ' I l . I : ' - : · I • ' i I ! . ! l

: i · i ! I 1 • ~ I . : ! .J

20 ~- - ~- . i .,-r:_ ~ -~,· ·r -r~-: ·: - ~-~ • r -_J·+-0 1--1 · 1 • • , , ·· 1 • : • I i :

o I ; I ~ I ' ! ; : --~-+4-+-i - --+--+--· . B lO 20 40 60 80 I 00 ~00 300

Tama nho das partí c ulas

Figura 3. Curvas de

minérios

distribuição granulométr i ca dos princ i pa i s

para pilhas do mundo, d e t erminadas em

equipa men to Malve rn, por di f r ação de las e r.

t.O ~6 ~2 ~~ u. •o n n a ln&wlo {&n")

Figura 4. Análise miner_a lóg ica do minério para pilhas da CVRD,

dete rmina da por difração de Ra ios-X.

523

Figura S. Equipamento para testes de descarga de pilhas .

Ensaios realizados com pilhas fabricadas em laboratório

com produtos da CVRD e

(utilizando-se mistura catódica

dos principais fornecedores

com as seguintes relações :

minério I negro de acetileno igual a 7; minério I ZnCl2

igual a 20 ; minério I NH 4Cl igual a 3 , 5 e negro de acetileno I

água igual a 2 ,3) mostram que o produto da CVRD apresenta alta

performance em todos esses três tipos de testes de descarga ,

como pode ser visto na Figura 6.

~-----r--·

1,6 -

I, 5 -

3

3 :::. "'

1,4 -

c ~

'" ).. ..., o 2:. l') -

"" ~ o "' -> ).. . "'

I ~ 1 , 2 u "' " "' E

'" "" o o l , l -

"' :J 1 ,0

0,9

40

100 100

0,9-

50 100

Figura 6. Curvas de descarga

x CVRD

+ Cnb.:it)

• Aut 1;w

o Cham;1

r,) 4

~~

' _ _L ___ _

HO 120 160 l;il!

( ihJras)

300 400 soo 600 700 800

(minu to!':)

150 200 250 300

Tempo (Jo1nutos)

de pilhas fabricadas com os

principais minérios do mercado.

525

MERCADO DE MIN~RIOS PARA PILHAS

Histórico

Até a primeira guerra mundial , a principal fonte de minério

para pilhas e l étricas provinha da ex t inta URSS . Era um minério

constituído de pirolusita de alto teor, com 85 a 90 % de Mn02

Durante a guerra , foram utilizados os minérios da Bahia e de

Minas Gerais, que continham apenas 72 % de Mn02

mas

apresentavam melhor desempenho que o minério soviético. Depois

da primeira guerra, e até os anos 20 , europeus e japoneses

utiliz a ram um minério de Java, e os americanos consumiram um

minério de Montana . No início dos anos 20 apareceu o minério de

Ghana, da mina de Nsuta, donde provém o nome do mineral nsutita.

Esse minério , jun tamente com o mi nério da URSS , dominaram o

mercado nos anos seguintes . Foi também no início dos anos 20 que

iniciou-se a utilização de bióx i do de manganês sintético

em pilhas. Em 1935, o consumo mundial de NMD foi de

aproximadamente 60 mil toneladas , das quais 35 % provinham de

Ghana e 35 % da Rfissia . Em 1963 , surgiu um novo minério no

mercado, proveniente do Gabão, que acabou por dominar o

mercado. ~ também muito utilizado em pilhas o minério mexicano ,

de baixo teor de Mnü2

, menor que 70 %, mas com baixos níveis de

impurezas deletérias. Em 1 . 985 , foi iniciada a comercialização

do NMD de Carajás , e gradativamente este minério da CVRD vem

conseguindo conquistar uma boa fatia do mercado mundia l , com uma

participação atual de aproximadamente 18 % do total exportado no

mundo .

Produção e Consumo Mund ial

Em 1 . 990, o consumo mundia l de minério para pi l has foi de

aproximadamente 210 . 00 0 toneladas, e a exportação foi de 145 . 000

tone l adas , distribuídos con f orme os quad r os a seguir :

Cons umo :

Ásia • ...................... 100. 000 tpa

3 Américas . . . . . . . . . . . . . . . . . 40.00 0 tpa

Europa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 . 000 tpa

Áfr ica e Oriente Médio ..... 25 . 000 tpa

Exportação:

Gabão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75.000 tpa

Méxi co

Brasil (CVRD)

Outros

30.000 tpa

25.000 tpa

15. 000 tpa

526

Em 1. 990, o consumo mundial de Mn02

e l et rolítico para u so em

pilhas foi d e aproximadamenete 1 60.000 tone ladas (9).

CONCLUSÃO

Os trabalhos desenvo l vidos no Centro de Pesquisas da CVRD

comprovam que o minério de manganês de Carajás apresenta

característica s quím icas e e struturais mu ito apropri ada s à sua

utilização em p illhas e l etroquimicas. Sua mineralog ia,

principalmente constituída de nsutit a e todorokita , proporciona

às pilhas alta per forma nc e em uso.

Apesar de apresentar composição quím i ca semelhan t e à do

Gabão , o minério da CVRD tran s fere me nor quantidade d e

elementos de l etérios a um eletró lito semelhante ao utiliz ado em

uma p ilha Lec l anché. As pillhas fabricadas com o produto BM lJ,

da CVRD, apresentam d esempenho igual ou super ior ao da s

fabricadas com os produt os dos outros fornecedores .

Devido ao rigoro so controle estabelecido nas diversas etapas

de lavra e benefic i amento , os produtos para pilhas da CVRD

apresentam boa homogeneidade de composição química e

granulométri ca , proporcionando às pilhas valores de tensão

uni formes , c om estreita variação e m torno da média.

527

REFERENCIAS

1. J. L. Silva. Mina de Manganês do Azu l. XXXV Congresso

Brasileiro de Ge ologia, 1.988, p. 72-94.

2. Linden , D. Handbook of batteries & fuel cells . Me Graw

Hill, 1.9 84.

3 . S. W. Weiss. Manganese: the others uses. Metal Bulletin

Books . 1977.

4. V. M. Burns , W. K. Zwicker. Cl ass ification of natural

manganese dioxide. Manganese dioxide symposium, Vol. l,

Cleveland , 1975, p . 289-305.

5. A. A. Mendes. Avaliação dos minérios de manganês para

pilhas de Carajás da CVRD. Relatório de Pesquisa, Set.

1. 991.

6 . A. A. Mendes. Avaliação dos minérios de manganês para

pilhas de Ghana. Relatório de Pesquisa, Jun. 1.9 91 .

7 . L. E. Memória, A. A. Mendes. Influência das impurezas

dos minérios da CVRD e do Gabão sobre a corrosao do

zinco. Relatório de Pesquisda, Out. 1.991.

8. D. Glover , B. Schumm, A. Kozawa. Handbook of manganese

dioxides battery grade . Int'l Battery Material Ass'n (IBA,

I nc. ) , 1 . 9 8 9, p. 2 8 6-3 2 O ••

9 . The Economics of Manganese. Sixthy edition l. 991.

Roskil l Information Services Ltd .

10. F. H. Gouge, R. L. Orban. Sources and characteristics

of battery-grade manganese dioxide. Electrochemical

Technology, Nov-Dec 1.967, p. 501-504.

11. A. Era. Impurities in manganese dioxide in relation to

Leclanché cell . Electrochemistry of manga nese dioxide an

manganese dioxide batteries in Japan.

1.973, p. 131-134.

Clevelend , USA,