UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DO PARAacute PROacute-REITORIA DE PESQUISA E POacuteS-GRADUACcedilAtildeO E

INOVACcedilAtildeO TECNOLOGICA PROGRAMA DE POacuteS-GRADUACcedilAtildeO EM RECURSOS

NATURAIS DA AMAZOcircNIA

CARACTERIZACcedilAtildeO TECNOLOacuteGICA DO REJEITO DA

PLANTA DE BENEFICIAMENTO DE BAUXITA EM JURUTI- PARAacute

ANDSON PEREIRA FERREIRA

Santareacutem Paraacute Janeiro de 2016

ANDSON PEREIRA FERREIRA

CARACTERIZACcedilAtildeO TECNOLOacuteGICA DO REJEITO DA PLANTA DE BENEFICIAMENTO DE BAUXITA EM JURUTI-

PARAacute

Orientador Prof Dr Manoel Roberval Santos Co-orientador Prof Dr Bruno Figueira

Dissertaccedilatildeo apresentada agrave Universi-

dade Federal do Oeste do Paraacute ndash

UFOPA como parte dos requisitos

para obtenccedilatildeo do tiacutetulo de Mestre em

Recursos Naturais da Amazocircnia junto

ao Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo

Stricto Sensu em Recursos Naturais da

Amazocircnia

Aacuterea de concentraccedilatildeo Bioprospecccedilatildeo

e manejo de recursos naturais da Ama-

zocircnia

Santareacutem Paraacute Janeiro de 2016

ii

Agrave Valquiacuteria (in memoriam) e Maria Joseacute

iii

AGRADECIMENTOS

Primeiramente a Deus por ser o Mentor da minha vida das minhas

realizaccedilotildees e sonhos e por nunca me desamparar mesmo sem que eu

mereccedila

Agrave minha querida avoacute Maria Joseacute que deu continuidade aos sonhos

de minha matildee

Agrave Luane por ter me ajudado e me compreendido nos momentos em

que precisei

Agrave Eline por ter me incentivado a participar da seleccedilatildeo do mestrado

Agrave minha famiacutelia e amigos que satildeo alicerces para nos motivar a con-

quistar e realizar sonhos contribuindo de alguma forma para que este

trabalho pudesse ser elaborado

Ao Professor Roberval por natildeo ter desistido de ser meu orientador

e ao professor Bruno que aceitou o desafio de ser meu co-orientador

Agrave Alcoa na pessoa do Engenheiro Ever Dias que propiciou a coleta

das amostras

A todos os meus mais sinceros a g r a d e c i m e n t o s

iv

ldquoPor que ningueacutem nos leva a seacuterio Soacute o nosso mineacuteriordquo Edmar Rocha

v

FERREIRA Andson P Caracterizaccedilatildeo Tecnoloacutegica do Rejeito da

Planta de Beneficiamento de Bauxita em Juruti- Paraacute 2016 67

paacuteginas Dissertaccedilatildeo de Mestrado em Recursos Naturais da Amazocircnia

Aacuterea de concentraccedilatildeo Bioprospecccedilatildeo e Manejo de Recursos Naturais

da Amazocircnia - Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Recursos Naturais da

Amazocircnia Universidade Federal do Oeste do Paraacute ndash UFOPA Santareacutem

2016

RESUMO

A necessidade de caracterizar tecnologicamente o rejeito da usina

de beneficiamento de Bauxita em Juruti-PA para identificar sua compo-

siccedilatildeo quiacutemica e mineraloacutegica levou agrave realizaccedilatildeo deste trabalho tendo em

vista que eacute necessaacuterio conhecer o que estaacute sendo gerado e em que quan-

tidade A preocupaccedilatildeo com os rejeitos de mineraccedilatildeo de bauxita veio agrave

tona com o rompimento de barragens em Miraiacute - Minas Gerais Esta

pesquisa foi feita atraveacutes da espect rometria de f luorescecircncia de raios-

x da difraccedilatildeo de raios-x e da anaacutelise teacutermica A espectrometria de

fluorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila de treze elementos quiacutemi-

cos ferro alumiacutenio siliacutecio titacircnio zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro Percebeu-se que as principais

fases mineraloacutegicas do rejeito satildeo representadas por gibbsita hema-

tita caulinita e anataacutesio Jaacute a anaacutelise teacutermica apontou que as mudanccedilas

de fase mais significativas soacute ocorrem com uma temperatura acima de

300 ordmC mostrando certa estabilidade teacutermica do rejeito Os resultados

demonstram que os componentes dos rejeitos do beneficiamento de bau-

xita em Juruti apresentam caracteriacutesticas apreciaacuteveis pela engenharia

civil apontando a possibilidade de seu uso para aumentar a resistecircncia

do concreto

Palavras-Chave Rejeitos de Mineraccedilatildeo Bauxita Juruti - PA

vi

FERREIRA Andson P Caracterizaccedilatildeo Tecnoloacutegica do Rejeito da

Planta de Beneficiamento de Bauxita em Juruti- Paraacute 2016 67 paacutegi-

nas Dissertaccedilatildeo de Mestrado em Recursos Naturais da Amazocircnia Aacuterea

de concentraccedilatildeo Bioprospecccedilatildeo e Manejo de Recursos Naturais da

Amazocircnia - Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Recursos Naturais da Ama-

zocircnia Universidade Federal do Oeste do Paraacute ndash UFOPA Santareacutem

2016

ABSTRACT

The need for technologically characterize the waste from bauxite

processing plant in Juruti-PA to identify with your position-chemical and

mineralogical led to this work with a view that is necessary to know what

is being generated and how much Concern about the bauxite mining

waste came up with the breaking of dams in Miraiacute -Gerais Gerais This

research was done by fluorescence spectrometry x-rays the x-ray diffrac-

tion and thermal analysis The x-ray fluorescence spectrometry indicated

the presence of thirteen chemical elements iron aluminum silicon tita-

nium zirconium calcium vanadium potassium chromium sulfur cobalt

niobium and chlorine It is noticed that the main mineralogical phases of

the waste are represented by gibbsite hemat ite kaolinite and anatase

The thermal analysis showed that the phase changes most signifi -tive only

occur at a temperature above 300 degC showing some of the waste heat

stability The results demonstrate that the components of the Juruti baux-

ite beneficiation rejects exhibit appreciable characteristics of civil engi-

neering pointing to the possibility of its use to increase the strength of

concrete

Key Words Mining Tailings Bauxite Juruti - PA

vii

SUMAacuteRIO Paacuteg

1 INTROCcedilAtildeO GERAL 01

11 Generalidades 01

12 Objetivos 02

13 Problemaacutetica 02

14 Hipoacutetese 03

15 Justif icativa 04

16 Revisatildeo Bibl iograacutef ica 05

161 A Bauxita 05

162 Gecircnese da Bauxita Amazocircnica 08

163 A Importacircncia Econocircmica da Bauxita 11

164 A Lavra da Bauxita em Juruti -PA 14

165 O Beneficiamento da Bauxita em Jurut i -PA 23

166 A Barragem de Rejeito 29

2 MATERIAIS E MEacuteTODOS 34

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo 34

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras 35

23 Teacutecnicas e Equipamentos 36

3 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 38

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios -X 38

32 Difratometria de Raios-X 42

33 Anaacutelise Teacutermica helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

4 CONCLUSAtildeO 51

REFEREcircNCIAS 53

viii

LISTA DE TABELAS

Paacuteg

Tabela 01 Produccedilatildeo Brasileira de Bauxita por Empresa em 2013 11

Tabela 02 Municiacutepios Brasileiros Produtores de Bauxita em 2015 12

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013 13

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013 14

Tabela 05 Cronograma de Amostragem 35

Tabela 06 Resultados da EFRX 38

ix

LISTA DE FIGURAS Paacuteg

Figura 01 Perf il Litoloacutegico da Mina de Jurut i 15

Figura 02 Esquema da Lavra Strip Mining 16

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada 17

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras 18

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6 18

Figura 06 Carregamento do Topsoil 19

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil 19

Figura 08 Decapeamento com TE D11 20

Figura 09 Escarif icaccedilatildeo com TE D11 21

Figura 10 Carregamento da Bauxita 22

Figura 11 Caminhatildeo com Bauxita 22

Figura 12 Etapas da lavra da Bauxita 23

Figura 13 Fluxograma do Beneficiamento da Bauxita em Jurut i 24

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio 24

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada 25

Figura 16Trommel 26

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo 27

Figura 18 Trem da Mina Jurut i 28

Figura 19 Embarque da Bauxita 28

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i 29

Figura 21 Lagoa de Sedimentaccedilatildeo 30

Figura 22 Barragem de Rejeito 30

Figura 23 Rio Contaminado com Rejeito de Bauxita 31

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Beneficiamento da Alcoa 32

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Jurut i 34

Figura 26 Difratogramas com Identif icaccedilatildeo dos P icos 43

Figura 27 Anaacutelise Termal 48

1

I

INTRODUCcedilAtildeO GERAL

11 Generalidades

O alumiacutenio eacute um metal cada vez mais necessaacuterio para o ser hu-

mano pois possui inuacutemeras aplicaccedilotildees e por isso sua demanda se man-

tem em alta haacute vaacuterios anos A uacutenica fonte economicamente viaacutevel de

alumiacutenio eacute a bauxita que tem o oacutexido de alumiacutenio como seu principal

componente Suas reservas mundiais satildeo 29 bilhotildees de toneladas das

quais 36 bilhotildees estatildeo no Brasil o que deixa o paiacutes com a terceira maior

reserva atraacutes de Guineacute e Austraacutelia (QUARESMA 2015)

Em 2013 a produccedilatildeo nacional de bauxita alcanccedilou 338 milhotildees de

toneladas deixando o Brasil como o quarto produtor mundial De acordo

com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral (DNPM) o Paraacute eacute

responsaacutevel por 865 da produccedilatildeo do paiacutes tendo nos municiacutepios de

Oriximinaacute Paragominas Jurut i e Terra Santa suas minas ativas que pro-

duzem cerca de 2924 milhotildees de toneladas anuais (DNPM 2016)

De acordo com Quaresma (2015) a recuperaccedilatildeo maacutessica da bauxita

eacute em meacutedia 70 Como 30 da bauxita lavrada eacute descartada durante

o processo de beneficiamento o Brasil gera anualmente cerca de 145

milhotildees de toneladas de rejeito do mineacuterio Esse material eacute armazenado

em grandes bacias de rejeitos o que gera um e levado custo em trans-

porte armazenamento e monitoramento para atender agraves normas ambi-

entais vigentes Em Minas Gerais dois casos de rompimento dessas bar-

ragens na cidade de Miraiacute (em 2006 e 2007) chamaram a atenccedilatildeo para

esse rejeito

O Departamento de Produccedilatildeo responsaacutevel pelo controle de quali-

dade na mineraccedilatildeo de bauxita em Juruti se preocupa em assegurar os

padrotildees exigidos pelos clientes que em geral incluem teores de alumina

ferro e siacutel ica aleacutem de umidade Entretanto ainda haacute uma carecircncia no

estudo e caracterizaccedilatildeo do rejeito produzido durante o processo de be-

neficiamento da bauxita

2

Neste trabalho eacute descrita pela primeira vez a caracterizaccedilatildeo tecno-

loacutegica de rejeitos da lavagem da bauxita coletados na bacia de rejeito

da usina de beneficiamento da mina de Jurut i (Paraacute) tendo em vista que

ateacute entatildeo apenas a lama vermelha tem sido alvo de estudos Para isso

foram util izadas as seguintes teacutecnicas analiacutet icas espectrometria de f lu-

orescecircncia de raios-x (EFRX) e difratometria de raios-x (DRX) Com os

resultados obtidos pretende-se contribuir com informaccedilotildees teacutecnicas

para estudos de importacircncia ambiental assim como reaproveitamento

destes materiais em aacutereas como a construccedilatildeo civi l

12 Objetivos

Os objetivos do trabalho foram divididos em objet ivos geral e

mais trecircs objet ivos especiacutef icos

121 Geral Caracterizar tecnologicamente o rejeito de bauxita da

mina de Jurut i-Pa

122 Especiacuteficos

Enumerar os elementos quiacutemicos maiores e traccedilos atraveacutes

da f luorescecircncia de raios-X

Identif icar as principais fases cristalinas por difraccedilatildeo de

raios-X

Complementar a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica das fases cris-

talinas e amorfas por transiccedilotildees de fases atraveacutes de anaacutelise teacutermica

13 Problemaacutetica

Em se tratando de atividade de extraccedilatildeo mineral as principais fon-

tes de degradaccedilatildeo satildeo a deposiccedilatildeo de material esteacuteri l e a deposiccedilatildeo

dos rejeitos decorrentes do processo de beneficiamento (IBRAM 1987)

O Conselho Nacional de Recursos Hiacutedricos (CNRH) define esteacuteri l

como qualquer material natildeo aproveitaacutevel como mineacuterio e descartado pela

operaccedilatildeo de lavra antes do beneficiamento em caraacuteter definit ivo ou tem-

poraacuterio Rejeito eacute definido como material descartado proveniente de

3

plantas de beneficiamento de mineacuterio (BRASIL 2002)

Em relaccedilatildeo ao esteacuteri l este natildeo apresenta problemas ambientais na

mineraccedilatildeo de bauxita pois a geraccedilatildeo desse resiacuteduo se daacute apenas

quando o mineacuterio precisa ser decapeado mas de maneira geral o esteacuteri l

de cobertura eacute depositado na proacutepria cava da qual o mineacuterio foi anteri-

ormente lavrado

O grande problema eacute a geraccedilatildeo de reje ito durante o beneficiamento

da bauxita Estes satildeo descartes de soacutelidos originados do overf low dos

hidrociclones com granulometria inferior a 400 mesh que satildeo armazena-

dos em barragem de rejeitos O ef luente eacute em forma de polpa (mistura

de soacutelido mineral e aacutegua) que geralmente contem 5 a 8 de soacutelidos

em peso e pH em torno de 70 (COELHO 2015)

A bacia de rejeito ou qualquer outro sistema de disposiccedilatildeo de re-

jeitos eacute uma estrutura de engenharia para contenccedilatildeo e deposiccedilatildeo de re-

siacuteduos originados de beneficiamento de mineacuterios captaccedilatildeo de aacutegua e

tratamento de ef luentes (BRASIL 2002) Os rejeitos de mineraccedilatildeo de

bauxita satildeo dispostos agrave superf iacutecie do terreno em locais preacute -seleciona-

dos e onde natildeo exista mineacuterio em subsuperfiacutecie ou em cavas antigas

Mesmo que os f inos da bauxita sejam de natureza soacutelida satildeo ori-

undos de um processo de lavagem resultando numa polpa ou seja o

rejeito de bauxita eacute inicialmente mais l iacutequido do que soacutelido

Assim a problemaacutetica levantada eacute qual os principais elementos

quiacutemicos e quais as principais fases mineraloacutegicas do rejeito de bauxita

da mina de Jurut i

14 Hipoacutetese

Levando-se em consideraccedilatildeo que a bauxita eacute composta basica-

mente de alumina (Al2O3) siacutel ica (SiO2) oacutexido de ferro (Fe2O3) e oacutexido

de titacircnio (TiO2) e que o processo de beneficiamento em Juruti envolve

apenas cominuiccedilatildeo (britagem) classif icaccedilatildeo (peneiramento e ciclona-

gem) lavagem (escrubagem) e f i lt ragem (f i lt ro prensa) eacute razoaacutevel espe-

rar que seu rejeito tambeacutem seja rico nesses mesmos componentes com

menor teor de alumina e maiores teores de siacutelica e ferro que no produto

f inal

4

Entretanto os demais oacutexidos que integram a bauxita satildeo muito va-

riados tanto em diversidade quanto em teores Aleacutem dos quatro oacutexidos

mais abundantes na bauxita espera -se encontrar no seu rejeito oacutexido de

caacutelcio (CaO) oacutexido de potaacutessio (K 2O) oacutexido de manganecircs (MnO) e oacutexido

de magneacutesio (MgO) em menores quantidades

15 Justificativa

O rejeito da bauxita na mina de Jurut i natildeo passa por qualquer anaacute-

lise ou tratamento antes de ser encaminhado para a bacia de rejeito onde

f ica depositado sem que haja nenhum monitoramento aleacutem daqueles re-

alizados na proacutepria estrutura da bacia de rejeito

Apesar de natildeo haver nenhum processo quiacutemico envolvido no be-

neficiamento da bauxita em Juruti isso natildeo garante que o rejeito gerado

natildeo represente perigo Os rejeitos de bauxita do Projeto Trombetas em

Oriximinaacute onde tambeacutem natildeo eacute usado qualquer processo quiacutemico causa-

ram alteraccedilotildees das caracteriacutest icas abioacuteticas e da estrutura das comuni-

dades de macroinvertebrados bentocircnicos 1 do Lago Batata (FONSECA e

ESTEVES 1999)

Estudos realizados em duas usinas de tratamento de bauxita da

Companhia Brasileira Alumiacutenio (CBA) em Minas Gerais por KURUSU et

al (2009) demonstraram que o rejeito ainda conteacutem grande quantid ade

de alumina sendo inclusive possivel seu reaproveitamento por meio da

f lotaccedilatildeo reversa

O primeiro passo para se encontrar uma alternativa para esses re-

siacuteduos eacute a sua caracterizaccedilatildeo Eacute necessaacuterio se definir o quecirc e quanto

estaacute sendo gerado quais suas caracteriacutest icas fiacutesico-quiacutemicas e quais as

possiacuteveis interaccedilotildees quiacutemicas Mesmo que nenhuma nova util idade seja

dada aos rejeitos conhececirc-los eacute importante tambeacutem para verif icar se

eles natildeo representam perigo para o meio ambiente

Por si soacute a necessidade de identif icar a composiccedilatildeo mineraloacutegica

do rejeito da bauxita justif ica a realizaccedilatildeo deste trabalho tendo em vista

1 Seres que se caracterizam por habitar o sedimento aquaacutetico ou sua superfiacutecie

5

que se precisa conhecer o que estaacute sendo gerado e em que quantidade

Mas haacute ainda a possibi l idade de se encontrar uma destinaccedilatildeo alternativa

para o rejeito contribuindo assim com a diminuiccedilatildeo do volume do mate-

rial descartado

16 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

Abordaremos a seguir alguns pontos que satildeo relevantes para

trabalho Iniciando com um breve histoacuterico do alumiacutenio e a gecircnese da

bauxita com foco no nos depoacutesitos amazocircnicos Em seguida discutiremos

a importacircncia econocircmica da bauxita da alumina e do alumiacutenio no Brasil

Posteriormente falaremos da lavra e do beneficiamento na mina da Alcoa

em Juruti com a f inalidade de explicar a origem do rejei to que eacute o objeto

de estudo deste trabalho Por f im abordaremos tanque de sedimentaccedilatildeo

e a barragem de rejeito destino f inal do rejeito

161 A Bauxita

Haacute oito mil anos na Peacutersia jaacute eram produzidos vasos com um tipo

de barro contendo oacutexido de alumiacutenio Trecircs mil anos depois egiacutepcios e

babilocircnios usavam uma substacircncia contendo alumina na fabricaccedilatildeo de

cosmeacuteticos e remeacutedios (ABAL 2015) Mas ateacute entatildeo natildeo se conhecia o

metal como o conhecemos hoje

Apesar de ser o terceiro metal mais abundante do p laneta2 o alu-

miacutenio natildeo eacute encontrado puro na natureza Seu mineacuterio mais comum eacute a

bauxita que recebeu esse nome por ter sido descoberta proacutexima agrave aldeia

de Lecircs Baux na Franccedila por Pierre Berthier em 1821 (SAMPAIO AN-

DRADE E DULTRA 20O5)

Em 1854 Henry Devil le obteve pela primeira vez o alumiacutenio por

via quiacutemica e no ano seguinte expocircs um lingote do metal que chamou a

atenccedilatildeo por ser muito mais leve que o ferro Jaacute o processo de obtenccedilatildeo

do alumiacutenio por meio da reduccedilatildeo eletroliacutet ica da alumina dissolvida em

banho fundido de criolita foi desenvolvido separadamente por Paul Louis

2 O Ferro eacute o primeiro (3463 - em massa) e o Magneacutesio eacute o segundo (127 - em massa) O Alumiacutenio

responde por 109 da massa do planeta (COSTA 1996)

6

Toussaint Heacuteroult na Franccedila e Charles Mart in Hall nos Estados Unidos

simultaneamente em 1886 (SERMETAL 2015)

Esse processo f icou conhecido como Hall -Heroacuteult e foi fundamental

para a induacutestria global de alumiacutenio Apesar de ter passado por vaacuterias

atualizaccedilotildees e ter algumas variaccedilotildees os princiacutepios do meacutetodo Hall -He-

roacuteult satildeo mantidos na induacutestria ateacute os dias de hoje

O Alumiacutenio eacute o elemento metaacutelico mais abundante na Crosta Con-

tinental (813 ) 3 e o terceiro elemento mais abundante na natureza logo

apoacutes o oxigecircnio e o sil iacutecio (em massa pois em volume o elemento mais

abundante eacute o Nitrogecircnio) Devido agrave elevada af inidade com o oxigecircnio

natildeo eacute costume encontrar o alumiacutenio como substacircncia elementar mas

sim em formas combinadas tais como oacutexidos ou sil icatos (COIMBRA

2015)

O processo para obtenccedilatildeo da alumina a partir da bauxita foi desen-

volvido e patenteado por Karl Josef Bayer em 1888 e se baseia na ele-

vada solubil idade dos minerais portadores de alumiacutenio em soluccedilatildeo com

soda caacuteustica De maneira bem resumida as etapas do processo Bayer

satildeo digestatildeo separaccedilatildeo da lama vermelha cristal izaccedilatildeo do hid roacutexido

de alumiacutenio e calcinaccedilatildeo (SILVA FILHO ALVES e DA MATA 2007)

Em meacutedia 5 t de bauxita precisam ser submetidas ao ataque de

014 t de soda caacuteustica para produzir 2 t de alumina que submetida a um

processo de reduccedilatildeo que consome em cerca 13000 kW produz 1 t de

alumiacutenio (MAacuteRTIRES 2011)

Em 2013 as reservas mundiais de bauxita eram de 29 bilhotildees de

toneladas 36 bi lhotildees de toneladas 124 das quais em solo brasileiro

com grande destaque para estado do Paraacute que possui os maiores depoacute-

sitos de bauxita metaluacutergica do paiacutes (SANTANA 2014) Segundo Maacutert i-

res (2001) cinco estados brasi leiros (Satildeo Paulo Paraacute Santa Catarina

Minas Gerais e Maranhatildeo) satildeo detentores de reservas de bauxita de grau

metaluacutergico Somente no estado de Paraacute encontram -se 908 dessas

reservas que quando somadas agraves reservas de Minas Gerais perfazem

983

3 O Ferro eacute menos abundantes na Crosta destacando-se no manto e no nuacutecleo do planeta O Magneacutesio

destaca-se no Manto e tambeacutem na Crosta Oceacircnica (Costa 1996)

7

A bauxita eacute o principal mineacuterio da regiatildeo Oeste do Paraacute sendo

explotada pela Mineraccedilatildeo Rio do Norte (MRN) nas minas de Porto Trom-

betas (Oriximinaacute e Terra Santa) e pela Aluminium Company of America

(ALCOA) na mina de Juruti (Juruti) Aleacutem disso a Norsh Hydro t ambeacutem

explota bauxita na cidade de Paragominas (Nordeste do estado) e a Vo-

torantim Metais pretende instalar um complexo para extrair o mineacuterio e

produzir alumina na cidade de Rondon do Paraacute (Sudeste do estado)

Para Sampaio e Neves (2002) o termo bauxita faz alusatildeo agrave rocha

bauxito a qual pode ter as seguintes constituintes principais a boehmita

AlOOH mais comum na Europa diaacutesporo AlO(OH) mais comum na Aacutesia

e a gibbsita Al(OH)3 mais comum em regiotildees de clima Tropical como nas

Ameacutericas do Sul e Central Esses minerais satildeo conhecidos como Oxi -

hidroacutexidos de Alumiacutenio Neste trabalho eacute uti l izado o termo bauxita refe-

rindo-se ao mineacuterio de alumiacutenio

Algumas bauxitas tecircm composiccedilatildeo que se aproxima agrave da gibbsita

todavia em sua maioria formam uma mistura contendo impurezas como

siacutel ica oacutexido de ferro t itacircnio e outros elementos Como consequecircncia a

bauxita natildeo eacute considerada uma espeacutecie mineral 4

De acordo com a aplicaccedilatildeo a bauxita eacute classif ica em metaluacutergica e

natildeo-metaluacutergica (refrataacuteria) A bauxita metaluacutergica eacute aplicada na obten-

ccedilatildeo da alumina que eacute transformada em alumiacutenio A bauxita natildeo -metaluacuter-

gica eacute usada principalmente na induacutestria de refrataacuterios mas sua aplica-

ccedilatildeo se daacute ainda em abrasivos cimentos argi losos induacutestria quiacutemica an-

tiderrapante retardador de chama soldas etc (SAMPAIO e NEVES

2002) Quimicamente a diferenccedila se daacute principalmente pelo teor de oacutexido

de ferro (Fe2O3) que na bauxita metaluacutergica chega a 30 enquanto na

natildeo-metaluacutergica natildeo passa de 5 No Brasil em torno de 92 da bauxita

apresenta altos teores de ferro sendo classif icadas como metaluacutergica

(QUARESMA 2015)

4 Espeacutecie Mineral Para ter essa denominaccedilatildeo eacute necessaacuterio ter as seguintes caracteriacutesticas Estado Soacutelido composiccedilatildeo quiacutemica definida estrutura interna na forma de arranjo geomeacutetrico organizado dos aacutetomos que os constituem origem inorgacircnica e natural A bauxita natildeo atende agrave 2ordf caracteriacutestica

8

As maiores empresas na explotaccedilatildeo de bauxita no mundo satildeo Co-

malco Alcan Alcoa Rio Tinto e BHP na Austraacutelia a CVG na Guineacute e a

MRN no Brasil Os dois maiores produtores de alumiacutenio do mundo satildeo

Estados Unidos e Canadaacute mesmo nenhum deles possuindo reservas de

bauxita sendo totalmente dependentes da importaccedilatildeo do mineacuterio

(IBRAM 2011)

Aleacutem da alumina outras fases tambeacutem podem estar presentes na

bauxita tais como quartzo (SiO2) hematita (Fe2O3) anataacutesio (TiO2) e

caulinita (Al2SiO5) Dessa forma a composiccedilatildeo quiacutemica de amostras des-

tes mineacuterios se destaca por apresentar elevado teor de alumiacutenio (Al)

acompanhado por ferro (Fe) si l iacutecio (Si) e t itacircnio (Ti) Outros eleme ntos

costumam estar presentes poreacutem em quantidades menores como Caacutelcio

(Ca) Potaacutessio (K) Manganecircs (Mn) e Magneacutesio (MgO Menos abundan-

tes ocorrem ainda Boro (B) Baacuterio (Ba) Beriacutel io (Be) Cobalto (Co)

Cromo (Cr) Cobre (Cu) Liacutet io (Li) Molibdecircnio (Mo) Chumbo (Pb) Esta-

nho (Sn) Estrocircncio (Sr) Vanaacutedio (V) Iacute trio (Y) Zinco (Zn) e Zircocircnio (Zr)

como elementos traccedilos ou seja na escala de parte por milhatildeo (ppm)

(SILVA e OLIVEIRA 1992)

Um trabalho mais recente de Leonardi Ladeira e Santos (2010)

com perf is bauxiacuteticos no sudeste do Brasil (Minas Gerais e Satildeo Paulo)

inclui ainda como seus possiacuteveis componentes Pentoacutexido de Foacutesforo

(P2O5) Oacutexido de Soacutedio (Na2O) Gaacutelio (Ga) Nioacutebio (Nb) Rubiacutedio (Rb) e

Toacuterio (Th) todos em ppm

Deve-se ressaltar que haacute outros minerais com alto teor de alumiacutenio

na natureza como a alunita (KAl 3(OH)6(SO4)2 e anort i ta (CaAl2Si2O8)

(SAMPAIO ANDRADE e DUTRA 2005) poreacutem a obtenccedilatildeo de alumiacutenio

a partir desses minerais seria muito cara inviabilizando economicamente

o processo

162 Gecircnese da Bauxita Amazocircnica

A concentraccedilatildeo de elementos quiacutemicos ou minerais acima da abun-

dacircncia normal da crosta terrestre formado por processos geoloacutegicos eacute

denominada depoacutesito mineral (CAVALTI NETO e ROCHA 2010) Os de-

poacutesitos contecircm minerais de mineacuterio que no caso da bauxita eacute a alumina

9

Os depoacutesitos de bauxita da regiatildeo amazocircnica satildeo formados a partir de

processos superf iciais especif icamente em depoacutesitos residuais Esses

depoacutesitos satildeo formados por processos intempeacutericos que atuam tra nsfor-

mando ou concentrando minerais originando assim as jazidas lateriacutet icas

(BIONDI 2004)

A Concentraccedilatildeo de minerais primaacuterios ocorre pela acumulaccedilatildeo re-

lativa do mineral de interesse Eacute o caso do foacutesforo na apatita do ni oacutebio

no pirocloro e do cromo na cromita No caso da formaccedilatildeo de novos

minerais ocorre a destruiccedilatildeo do mineral primaacuterio e formaccedilatildeo de outro

mineral Como exemplo temos a hematita (ferro) anataacutesio (t itacircnio) e a

gibbsita (alumiacutenio) (GIANNINI 2000)

O intemperismo pode ser de trecircs tipos f iacutesico bioloacutegico ou quiacute-

mico O intemperismo fiacutesico causa a fragmentaccedilatildeo da rocha sem promo-

ver mudanccedilas quiacutemicas e ocorre devido a variaccedilotildees no niacutevel de pres-

sotildees que levam agrave fadiga do material O intemperismo bioloacutegico eacute cau-

sado pela accedilatildeo de vegetais a traveacutes da accedilatildeo desagregadora de aacutecido

huacutemico que eacute uma soluccedilatildeo aacutecida resultante da extraccedilatildeo de componentes

orgacircnicos do solo ou do subsolo normalmente huacutemus por soluccedilotildees

aquosas percolantes (LEMES 2014)

Jaacute os processos que levam ao intemperismo quiacutemico satildeo aqueles

que por meio de reaccedilotildees quiacutemicas resultam na decomposiccedilatildeo da estru-

tura dos minerais sendo muito importantes em regiotildees de clima tropical

uacutemido Processos quiacutemicos que atuam sobre os minerais constituintes

das rochas dissoluccedilatildeo oxidaccedilatildeo reduccedilatildeo oxirreduccedilatildeo hidrataccedilatildeo l ixi-

viaccedilatildeo e troca de iacuteons Os fatores envolvidos satildeo faci l idade de acesso

da aacutegua e do ar no material rochoso reatividade do maciccedilo rochoso em

relaccedilatildeo agrave aacutegua grau de agressividade da aacutegua e tempo (LEMES 2014)

Somente o intemperismo quiacutemico eacute capaz de concentrar metais

Ele ocorre porque todos os principais minerais em rochas iacutegneas e me-

tamoacuterf icas e alguns minerais de rochas sedimentares satildeo instaacuteveis na

superfiacutecie da Terra Esses minerais se alteram para novos minerais

estaacuteveis os mais comuns satildeo os argilo -minerais principalmente cauli-

nita montmori l lonita e il ita Satildeo acompanhados por vaacuterios oacutexidos e hi-

10

droacutexidos part icularmente aqueles de ferro alumiacutenio e t i tacircnio Isso ex-

plica a presenccedila desses elementos na baux ita e tambeacutem no seu rejeito

(GIANNINI 2000)

A bauxita se forma em regiotildees tropicais e subtropicais por accedilatildeo

do intemperismo quiacutemico sobre rochas aluminossil icaacutet icas Apesar de ser

frequentemente descrita como um mineacuterio de alumiacutenio a bauxita natildeo eacute

uma espeacutecie mineral propriamente dita mas um material heterogecircneo

formado de uma mistura de hidroacutexidos de alumiacutenio hidratados

([AlOx(OH)3-2x] 0ltxlt1) contendo impurezas A proporccedilatildeo de gibbsita

boehmita e diaacutesporo varia dependendo da localizaccedilatildeo geograacutefica do mi-

neacuterio (JESUS 2011) No Brasil a gibbisita eacute o mineral mais comum na

bauxita

O mineral fonte da gibbsita eacute o feldspato potaacutessio que sob a accedilatildeo

da aacutegua e do aacutecido carbocircnico (ambos geralmente oriundos das chuvas)

reage formando a caulinita o bicarbonato a siacutel ica e l iberando iacuteons de

potaacutessio conforme descrito na equaccedilatildeo abaixo

2KAlSi3O8(s) + 2H2CO3(aq) + H2O = Al2Si2O5(OH)4(s) + 2K+(aq) + K-Feldspato Aacutecido Carbono Aacutegua Caul in i ta Iacuteons Potaacutessio

2HCO3-(aq) + 4SiO2(aq) (i) Bicarbonato Siacute l ica

O Alumiacutenio nessa reaccedilatildeo f ica retido nos minerais argilosos residu-

ais e oacutexidos A extraccedilatildeo de alumiacutenio de si l icatos eacute economicamente pro-

ibit iva entretanto em climas tropicais como na Amazocircnia paraense a

grande disponibi l idade de aacutegua permite o desenvolvimento intenso do

intemperismo quiacutemico de tal forma que a siacutel ica eacute removida da caulinita

e um hidroacutexido de alumiacutenio permanece como resiacuteduo Por isso o depoacutesito

eacute denominado residual (BIONDI 2004)

Se parte da massa da rocha original eacute perdida em soluccedilatildeo durante

o intemperismo a concentraccedilatildeo de Alumiacutenio aumenta ateacute que quantida-

des econocircmicas sejam ating idas no resiacuteduo Dessa forma a caulinita

reagindo com a aacutegua forma a gibbsita e o oacutexido de si l iacutecio conforme re-

presentado na equaccedilatildeo abaixo

11

Al2Si2O5(OH)4(s) + H2O = 2Al(OH)3(s) + 2SiO2(aq) ( i i) Caul ini ta Aacutegua Gibbs i ta Oacutexido de Si l iacutec io

Na praacutetica o produto f inal do intemperismo natildeo eacute o hidroacutexido puro

mas uma mistura de oacutexidos e hidroacutexidos de alumiacutenio com composiccedilatildeo

meacutedia de Al(OH)3 que eacute a Gibbsita (BIONDI 2004) As quantidades das

principais impurezas presentes na bauxita variam com a regiatildeo de ori-

gem causando alteraccedilotildees no aspecto f iacutesico do mineacuterio que pode variar

de um soacutelido marrom-escuro ferruginoso ateacute um soacutelido de cor creme

duro e cristal ino (CONSTANTINO et al 2002)

163 Importacircncia Econocircmica da Bauxita no Brasil

De acordo com Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas de Pesquisa

Mineral (ABPM) os maiores produtores mundiais de bauxita satildeo Austraacute-

lia Indoneacutesia China e Brasil com 30 19 15 e 13 respectiva-

mente do total anual de 260 milhotildees de toneladas (ABPM 2014)

Em 2013 o Brasil produziu 338 milhotildees de toneladas Desse total

a distribuiccedilatildeo por empresa estaacute representada na tabela 01

Tabela 01 Produccedilatildeo Brasileira de Bauxita por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

MRN 173 512 Norsk Hydro 75 222 Alcoa 55 163 VotorantimmdashCBA 29 86 Outras 06 17 TOTAL 338 1000

Fonte ABAL 2014

Vale ressaltar que os dados de produccedilatildeo de bauxita atendem ao

criteacuterio base uacutemida Isso tem a f inal idade de tornaacute-los comparaacuteveis aos

divulgados por vaacuterias fontes Especif icamente no ano de 2013 o teor

meacutedio de umidade da bauxita foi da ordem de 12

Os nuacutemeros de 2013 apontam que a produccedilatildeo nacional de bauxita

apresentou uma leve queda de 18 em relaccedilatildeo ao ano anterior A esta-

bil idade da produccedilatildeo pode ser explicada pela demanda constante e ao

12

custo de energia eleacutetrica tendo em vista que o setor eacute um grande con-

sumidor de energia eleacutetr ica para a produccedilatildeo de alumiacutenio primaacuterio (SAN-

TANA 2014)

O estado do Paraacute continuou sendo o maior produtor nacional do

mineacuterio em 2013 com mais de 29 milhotildees de toneladas de bauxita pro-

duzidas o que representa um percentual de 865 da produccedilatildeo brasi-

leira (SANTANA 2014) Os trecircs municiacutepios paraenses que produziram o

mineacuterio naquele ano foram Oriximinaacute (MRN) Paragominas (Norsk Hydro -

Mineraccedilatildeo Paragominas) e Jurut i (Alcoa)

A part ir de 2014 o projeto Trombetas da Mineraccedilatildeo Rio do Norte

situado no municiacutepio de Oriximinaacute passou a lavrar bauxita em minas

localizadas no municiacutepio de Terra Santa - PA mas o beneficiamento con-

tinua ocorrendo em Porto Trombetas elevando para quatro o nuacutemero de

municiacutepios produtores de mineacuterio de alumiacutenio no Paraacute

Aleacutem do Paraacute a bauxita eacute lavrada em Minas Gerais Satildeo Paulo

Santa Catarina Goiaacutes e Espiacuterito Santo Os 20 municiacutepios produtores de

bauxita nesses 6 estados estatildeo na tabela 02

Tabela 02

Ord Municipio UF CFEM(R$)

01 Paragominas PA 2899298704 02 Oriximinaacute PA 2659403701 03 Terra Santa PA 1547752217 04 Juruti PA 1361088670 05 Satildeo Sebastiatildeo da Vargem Alegre MG 185888440 06 Divinolacircndia SP 59038496 07 Miraiacute MG 43356891 08 Barro Alto GO 34995187 09 Santa Baacuterbara MG 16018373 10 Santa Rita do Novo Destino GO 30831728 11 Poccedilos de Caldas MG 34662671 12 Lavrinhas SP 25233345 13 Correia Pinto SC 14077688 14 Caldas MG 13119314 15 Andradas MG 4217475 16 Itamarati de Minas MG 1251590 17 Senador Amaral MG 1145099 18 Rosaacuterio da Limeira MG 170651 19 Paracatu MG 25872 20 Afonso Claacuteudio ES 12196

TOTAL Fonte DNPM 2016

13

De acordo com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral

(DNPM) em 2015 a mineraccedilatildeo paraense de bauxita recolheu CFEM no

valor de R$ 8467543292 Desse montante Jurut i contribuiu com R$

1361088670 equivalente a 16 do total Levando-se em consideraccedilatildeo

que 65 do valor recolhido satildeo repassados diretamente para o municiacutepio

produtor Jurut i fez jus a R$ 884707635 em 2015 meacutedia de R$

73725636 ao mecircs

Do total da bauxita comercial cerca de 90 eacute usada para a produ-

ccedilatildeo metaluacutergica da cadeia do alumiacutenio (alumina e alumiacutenio primaacuterio) e

o restante 10 usadas para outros f ins como refrataacuterio abrasivo ci-

mentos argilosos velas de igniccedilatildeo quiacutemica (sulfato de alumiacutenio) e ou-

tros (QUARESMA 2015) No Brasil esse percentual chega a 95

A produccedilatildeo nacional de Alumina em 2013 foi de 994Mt distribuiacuteda

em 6 grandes empresas AlunorteNorsk Hydro (Barcarena - PA) Alcoa

(Satildeo Luiacutes - MA e Poccedilos de Caldas - MG) BHP Bill iton (Satildeo Luiacutes - MA)

VotorantimCBA (Alumiacutenio - SP) Alcan (Satildeo Luiacutes - MA) e Hindalco (Ouro

Preto - MG) A produccedilatildeo eacute vista na tabela 03

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

AlunorteNorsk Hydro 5377 541 Alcoa 2186 220 BHP Billiton 1239 124 Votorantim-CBA 0792 80 Outras (Alcan e Hindalco) 0347 35 TOTAL 9941 1000

Fonte ABAL 2015

O estado do Paraacute com a AlunorteNorsk Hydro tambeacutem lidera o

Ranking na produccedilatildeo de Alumina com 541 sendo que empresa locali-

zada em Barcarena recebe bauxita da Norsk Hydro e tambeacutem da MRN

Jaacute a bauxita de Juruti eacute levada para Satildeo Luiacutes no Maranhatildeo estado

que natildeo possui mina de bauxita mas responde por 344 da produccedilatildeo

de alumina no complexo Alumar das empresas Alcoa e BHP Bill iton

Jaacute a Votorantim-CBA localizada em no estado de Satildeo Paulo res-

ponde por 8 da alumina brasileira enquanto Alcan e Hindalco em Minas

Gerais produzem 35 Isso se deve ao fato de a maioria da bauxita de

14

Minas Gerais ser do tipo refrataacuteria o mesmo ocorrendo em Santa Cata-

rina e Goiaacutes esses uacutelt imos que natildeo produzem alumina

Apenas cinco empresas produzem alumiacutenio primaacuterio no paiacutes Voto-

rantim-CBA (Alumiacutenio - SP) Albras (Barcarena - PA) Alumar (Satildeo Luiacutes

- MA) Alcoa (Poccedilos de Caldas - MG) e Novelis (Ouro Preto - MG) A

unidade de reduccedilatildeo do consoacutercio Alumar tem como principais acionistas

as empresas Alcoa Alumiacutenio SA e BHP Bil l iton Metais SA A dis tribui-

ccedilatildeo da produccedilatildeo de alumiacutenio por empresa estaacute na tabela 04

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (1000t) Participaccedilatildeo ()

Votorantim-CBA 4133 317 Albras 4055 311 Alumar 3651 280 Alcoa 782 60 Novelis 417 32 TOTAL 13038 1000

Fonte ABAL 2015

Como grande parte da alumina produzida no Paraacute e no Maranhatildeo

satildeo exportadas estes satildeo o segundo e o terceiro estado na produccedilatildeo de

alumiacutenio respectivamente sendo Satildeo Paulo o maior produtor do Brasil

Natildeo por acaso a Votorantim-CBA estaacute localizada na cidade de Alumiacutenio

- SP

164 A Lavra da Bauxita em Juruti - PA

Para se entender como ocorre a lavra eacute necessaacuterio conhecer o

perf i l do corpo mineral izado da mina A bauxita em Jurut i estaacute localizada

numa profundidade de 25m a 185m sendo um corpo mineral de origem

sedimentar que tem no maacuteximo 6m de espessura O perf i l l i toloacutegico da

mina de Jurut i eacute apresentado na f igura 01

15

Figura 01 Perf i l L i to loacutegico da Mina de Jurut i Fonte ALCOA apud AMARAL 2015

O horizonte abaixo do solo orgacircnico eacute argi loso de coloraccedilatildeo ama-

relada denominada argila belterra formada basicamente por caulinita e

gibbsita Trata-se de uma camada altamente porosa e permeaacutevel apesar

de se argi losa Sua espessura pode variar de 1 a ateacute 12 m (ALCOA apud

AMARAL 2015)

A camada de bauxita nodular eacute formada por estruturas na forma de

noacutedulos com tamanhos entre 05 e 2 cm presos em uma matriz argi losa

similar agrave da cobertura Os noacutedulos podem ser mais aluminosos ou mais

ferruginosos dependendo da altura em que se localiza no perf i l Quanto

maior a profundidade mais ferruginosos eles seratildeo Estatildeo sendo reali-

zados estudos para procurar meacutetodos de concentraccedilatildeo que viabil izem

seu aproveitamento econocircmico A espessura desta camada pode chegar

a 3 m (BRELAZ 2013)

O horizonte seguinte eacute de laterita tambeacutem denominada bauxita fer-

ruginosa onde o elevado teor de fer ro confere uma coloraccedilatildeo escura

Apresenta noacutedulos maiores que podem formar grandes agregados

quando cimentados por oacutexidos de ferro A espessura desta camada eacute

bastante variaacutevel podendo ter de alguns centiacutemetros a 3m (SOUZA

2014)

Na camada de bauxita maciccedila eacute onde ocorre a maior concentraccedilatildeo

16

de gibbsita Haacute tambeacutem a presenccedila tanto de oacutexidos de ferro como de

caulinita mas em uma proporccedilatildeo muito menor Quartzo pode ser encon-

trado mais proacuteximo da zona ferruginosa O topo desta camada eacute mais

massivo e conteacutem pouca argi la Agrave medida que aumenta a profundidade

a camada deixa de ser massiva e passa a se apresentar em blocos com

preenchimento de argi la entre eles Esta camada varia de 35 a 6m

(SOUZA 2014)

No horizonte inferior tem-se a presenccedila de material argi loso e

ainda gibbsita e jaacute natildeo possui importacircncia econocircmica denominado argi la

variegada

A lavra de bauxita em Jurut i eacute feita de modo tradicional a ceacuteu

aberto com a recuperaccedilatildeo da aacuterea sendo feita contemporaneamente com

a extraccedilatildeo do mineacuterio meacutetodo conhecido como lavra em tiras ou strip

mining Nesse meacutetodo a lavra progride por meio de uma seacuterie de corte s

paralelos na forma de trincheiras profundas denominadas de tiras

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material O pro-

cesso eacute realizado esquematicamente conforme a f igura 02

Figura 02 Esquema da lavra strip mining Fonte Souza 2014

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material Na f igura

03 eacute possiacutevel ver uma tira pronta para ser lavrada

17

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada Fonte BRELAZ 2013

A lavra da mina de Jurut i tem a seguinte sequecircncia

a supressatildeo vegetal

b remoccedilatildeo do solo orgacircnico

c decapeamento

d desmonte mecacircnico

e carregamento e

f transporte

Atualmente a exploraccedilatildeo da bauxita em Jurut i acontece em quatro

frentes de lavra todas no platocirc Capiranga Todo mineacuterio vindo das dife-

rentes frentes de lavra passa pelo processo de blendagem isso acontece

devido variaccedilotildees de teores de cada tira

A supressatildeo vegetal consiste no desmatamento de uma aacuterea e em

seguida carregamento a vegetaccedilatildeo destinando-a para sua util izaccedilatildeo f inal

de acordo com as normas ambientais Na mina de juruti a supressatildeo

vegetal eacute realizada por empresas terceir izadas Realiza -se previamente

o afugentamento e captura da fauna e posteriormente o manejo da f lora

para o ref lorestamento da aacuterea minerada

Esta atividade eacute realizada com operadores de moto serra que satildeo

encarregados de cortar arvores de meacutedio e grande porte (Diacircmetro na

Altura do Peito gt 80 cm) e executar o retalhamento das mesmas trans-

formando-as em toras Na f igura 04 eacute possiacutevel verif icar o trabalho dos

operadores de motosserra

18

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras

Fonte AMARAL 2015

Em seguida satildeo ut il izados tratores de es teiras D61 da Komatsu

(f igura 05) para a l impeza da aacuterea desmatada e escavadeiras que auxi-

l iam no carregamento da galhada em caminhotildees que transportam este

material para os depoacutesitos de esteacuteri l que satildeo locais estrateacutegico s de re-

conformaccedilatildeo de aacutereas degradadas com a atividade de lavra

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6

Fonte SOUZA 2014

Na mina de Juruti as galhadas satildeo depositadas no fundo das cavas

para auxiliar na revegetaccedilatildeo de aacutereas jaacute lavradas Jaacute as toras de madei-

ras satildeo transportadas usando-se carregadeiras de rodas WA200 Koma-

tsu e caminhatildeo madeireiro 2423 da Mercedes Bens para serem estoca-

das e direcionadas para o processo f inal junto aos oacutergatildeos competentes

A etapa de Remoccedilatildeo do solo orgacircnico compreende a retirada da

primeira camada do solo de coloraccedilatildeo escura com uma espessura apro-

ximada de 30 cm rica em nutrientes Util iza -se escavadeiras PC400 e

19

caminhotildees basculantes Scania P420 A f igura 06 mostra o momento do

carregamento do caminhatildeo

Figura 06 Carregamento do Topsoil

Fonte AMARAL 2015

O topsoil removido eacute transportado para cima do esteacuteril que foi re-

movido da t ira que jaacute foi lavrada para reconformaccedilatildeo da aacuterea degradada

com o objet ivo de que este solo orgacircnico (r ico em nutriente e contendo

sementes de aacutervores nativas raiacutezes galhos troncos e etc) recomponha

o solo e as aacutervores nativas cresccedilam novamente fazendo um ref loresta-

mento natural meacutetodo chamado de ldquomatildeo de Deusrdquo

Na f igura 07 foi destacado a camada de solo orgacircnico que foi de-

volvido para a aacuterea jaacute minerada Eacute possiacutevel perceber ainda que jaacute haacute

vegetaccedilatildeo oriunda do ref lorestamento natural

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil

Fonte SOUZA 2014

O decapeamento compreende a remoccedilatildeo da camada de esteacuteril que

varia entre 10 e 12 m de espessura A remoccedilatildeo do esteacuteri l eacute feita pela

20

empresa terceirizada UampM para isso ela conta com 04 tratores de estei-

ras TE D11 TCD (para decapeamento das tiras) com capacidade de re-

mover ateacute 44 msup3 de argila por laminada 01 trator de esteiras TE D9 T 01

trator de esteiras TE D6R (para reconformaccedilatildeo do esteacuteri l e apoio) 01

escavadeira EH 365 D com capacidade de movimentar ateacute 45 msup3 por

ciclo 01 escavadeira EH 349D com capacidade de movimentar ateacute 31

msup3 por ciclo (todas da CATERPILLAR) 07 caminhotildees basculante 4844

da Mercedes Bens com capacidade de transportar ateacute 17 msup3 por ciclo

01 moto niveladora para apoio 01 caminhatildeo comboio para abasteci-

mento dos equipamentos e 01 caminhatildeo pipa para umectaccedilatildeo das vias

(AMARAL 2015)

A liberaccedilatildeo do mineacuterio soacute acontece apoacutes a remoccedilatildeo da camada de

laterita Toda laterita removida eacute empurrada para aacuterea de bota fora e

tambeacutem util izada na construccedilatildeo conformaccedilatildeo e manutenccedilatildeo de vias de

acessos principais e intermediaacuterios que servem de traacutefego para maqui-

nas caminhotildees e caminhonetes A maior parte do esteacuteril eacute removida com

a lacircmina dos tratores processo esse que pode ser visto na f igura 0 8

Figura 08 Decapeamento com TE D11

Fonte AMARAL 2015

O desmonte da camada de bauxita eacute realizado no meacutetodo mecacircnico

tambeacutem com tratores TE D11 com auxil io um dispositivo em forma de

gancho denominado ldquo ripperrdquo que f ica acoplado na parte traseira do equi-

pamento que em contato com a rocha eacute capaz fragmentaacute-la Esse pro-

cesso eacute conhecido como escarif icaccedilatildeo A etapa de desmonte do mineacuterio

21

gera matacotildees que devem atender ao topsize (tamanho da capacidade

do britador) da planta que corresponde no a 12 m A f igura 09 mostra

um ripper f incado no mineacuterio realizando a escarif icaccedilatildeo

Figura 09 Escar if icaccedilatildeo com TE D11

Fonte AMARAL 2015

A tira em geral mede 200 m de comprimento e 25 m de largura e eacute

constituiacuteda de uma soacute bancada contendo de 07 ou 08 blocos (25 m X 25

m) As tiras possuem um padratildeo de nomenclatura na ordem alfabeacutetica

que vai de A a Z que satildeo demarcadas pela topografia no local com es-

taqueamento e bandeirolas numeradas

O carregamento e o transporte de mineacuterios satildeo feitos pela empresa

terceir izada O carregamento eacute feito por escavadeiras hidraacuteulicas EH

349D da caterpil lar que possui uma concha com capacidade de carregar

ateacute 31 msup3 de material uma lanccedila que juntamente com o braccedilo podem

alcanccedilar ateacute 6m de profundidade esteiras que lhe permite trafegar em

terrenos de d if iacuteceis acessos giro de 360ordm horaacuterio e anti -horaacuterio Eacute um

equipamento de porte meacutedio e tem capacidade de produzir ateacute 350 th

A f igura 10 mostra a escavadeira sobre a camada de mineacuterio realizando

o carregando no mesmo niacutevel do caminhatildeo o qual eacute visto jaacute cheio na

f igura 11

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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lthttpwwwabalorgbraluminiohistoria-do-aluminiogt Acesso em 14 mai 2015

ABPM Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas e Pesquisa Mineral BAUXITA Dispo-

niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

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ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

Propriedades para Futuras Aplicaccedilotildees In International Workshop Advances in

Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

ANDSON PEREIRA FERREIRA

CARACTERIZACcedilAtildeO TECNOLOacuteGICA DO REJEITO DA PLANTA DE BENEFICIAMENTO DE BAUXITA EM JURUTI-

PARAacute

Orientador Prof Dr Manoel Roberval Santos Co-orientador Prof Dr Bruno Figueira

Dissertaccedilatildeo apresentada agrave Universi-

dade Federal do Oeste do Paraacute ndash

UFOPA como parte dos requisitos

para obtenccedilatildeo do tiacutetulo de Mestre em

Recursos Naturais da Amazocircnia junto

ao Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo

Stricto Sensu em Recursos Naturais da

Amazocircnia

Aacuterea de concentraccedilatildeo Bioprospecccedilatildeo

e manejo de recursos naturais da Ama-

zocircnia

Santareacutem Paraacute Janeiro de 2016

ii

Agrave Valquiacuteria (in memoriam) e Maria Joseacute

iii

AGRADECIMENTOS

Primeiramente a Deus por ser o Mentor da minha vida das minhas

realizaccedilotildees e sonhos e por nunca me desamparar mesmo sem que eu

mereccedila

Agrave minha querida avoacute Maria Joseacute que deu continuidade aos sonhos

de minha matildee

Agrave Luane por ter me ajudado e me compreendido nos momentos em

que precisei

Agrave Eline por ter me incentivado a participar da seleccedilatildeo do mestrado

Agrave minha famiacutelia e amigos que satildeo alicerces para nos motivar a con-

quistar e realizar sonhos contribuindo de alguma forma para que este

trabalho pudesse ser elaborado

Ao Professor Roberval por natildeo ter desistido de ser meu orientador

e ao professor Bruno que aceitou o desafio de ser meu co-orientador

Agrave Alcoa na pessoa do Engenheiro Ever Dias que propiciou a coleta

das amostras

A todos os meus mais sinceros a g r a d e c i m e n t o s

iv

ldquoPor que ningueacutem nos leva a seacuterio Soacute o nosso mineacuteriordquo Edmar Rocha

v

FERREIRA Andson P Caracterizaccedilatildeo Tecnoloacutegica do Rejeito da

Planta de Beneficiamento de Bauxita em Juruti- Paraacute 2016 67

paacuteginas Dissertaccedilatildeo de Mestrado em Recursos Naturais da Amazocircnia

Aacuterea de concentraccedilatildeo Bioprospecccedilatildeo e Manejo de Recursos Naturais

da Amazocircnia - Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Recursos Naturais da

Amazocircnia Universidade Federal do Oeste do Paraacute ndash UFOPA Santareacutem

2016

RESUMO

A necessidade de caracterizar tecnologicamente o rejeito da usina

de beneficiamento de Bauxita em Juruti-PA para identificar sua compo-

siccedilatildeo quiacutemica e mineraloacutegica levou agrave realizaccedilatildeo deste trabalho tendo em

vista que eacute necessaacuterio conhecer o que estaacute sendo gerado e em que quan-

tidade A preocupaccedilatildeo com os rejeitos de mineraccedilatildeo de bauxita veio agrave

tona com o rompimento de barragens em Miraiacute - Minas Gerais Esta

pesquisa foi feita atraveacutes da espect rometria de f luorescecircncia de raios-

x da difraccedilatildeo de raios-x e da anaacutelise teacutermica A espectrometria de

fluorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila de treze elementos quiacutemi-

cos ferro alumiacutenio siliacutecio titacircnio zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro Percebeu-se que as principais

fases mineraloacutegicas do rejeito satildeo representadas por gibbsita hema-

tita caulinita e anataacutesio Jaacute a anaacutelise teacutermica apontou que as mudanccedilas

de fase mais significativas soacute ocorrem com uma temperatura acima de

300 ordmC mostrando certa estabilidade teacutermica do rejeito Os resultados

demonstram que os componentes dos rejeitos do beneficiamento de bau-

xita em Juruti apresentam caracteriacutesticas apreciaacuteveis pela engenharia

civil apontando a possibilidade de seu uso para aumentar a resistecircncia

do concreto

Palavras-Chave Rejeitos de Mineraccedilatildeo Bauxita Juruti - PA

vi

FERREIRA Andson P Caracterizaccedilatildeo Tecnoloacutegica do Rejeito da

Planta de Beneficiamento de Bauxita em Juruti- Paraacute 2016 67 paacutegi-

nas Dissertaccedilatildeo de Mestrado em Recursos Naturais da Amazocircnia Aacuterea

de concentraccedilatildeo Bioprospecccedilatildeo e Manejo de Recursos Naturais da

Amazocircnia - Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Recursos Naturais da Ama-

zocircnia Universidade Federal do Oeste do Paraacute ndash UFOPA Santareacutem

2016

ABSTRACT

The need for technologically characterize the waste from bauxite

processing plant in Juruti-PA to identify with your position-chemical and

mineralogical led to this work with a view that is necessary to know what

is being generated and how much Concern about the bauxite mining

waste came up with the breaking of dams in Miraiacute -Gerais Gerais This

research was done by fluorescence spectrometry x-rays the x-ray diffrac-

tion and thermal analysis The x-ray fluorescence spectrometry indicated

the presence of thirteen chemical elements iron aluminum silicon tita-

nium zirconium calcium vanadium potassium chromium sulfur cobalt

niobium and chlorine It is noticed that the main mineralogical phases of

the waste are represented by gibbsite hemat ite kaolinite and anatase

The thermal analysis showed that the phase changes most signifi -tive only

occur at a temperature above 300 degC showing some of the waste heat

stability The results demonstrate that the components of the Juruti baux-

ite beneficiation rejects exhibit appreciable characteristics of civil engi-

neering pointing to the possibility of its use to increase the strength of

concrete

Key Words Mining Tailings Bauxite Juruti - PA

vii

SUMAacuteRIO Paacuteg

1 INTROCcedilAtildeO GERAL 01

11 Generalidades 01

12 Objetivos 02

13 Problemaacutetica 02

14 Hipoacutetese 03

15 Justif icativa 04

16 Revisatildeo Bibl iograacutef ica 05

161 A Bauxita 05

162 Gecircnese da Bauxita Amazocircnica 08

163 A Importacircncia Econocircmica da Bauxita 11

164 A Lavra da Bauxita em Juruti -PA 14

165 O Beneficiamento da Bauxita em Jurut i -PA 23

166 A Barragem de Rejeito 29

2 MATERIAIS E MEacuteTODOS 34

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo 34

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras 35

23 Teacutecnicas e Equipamentos 36

3 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 38

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios -X 38

32 Difratometria de Raios-X 42

33 Anaacutelise Teacutermica helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

4 CONCLUSAtildeO 51

REFEREcircNCIAS 53

viii

LISTA DE TABELAS

Paacuteg

Tabela 01 Produccedilatildeo Brasileira de Bauxita por Empresa em 2013 11

Tabela 02 Municiacutepios Brasileiros Produtores de Bauxita em 2015 12

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013 13

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013 14

Tabela 05 Cronograma de Amostragem 35

Tabela 06 Resultados da EFRX 38

ix

LISTA DE FIGURAS Paacuteg

Figura 01 Perf il Litoloacutegico da Mina de Jurut i 15

Figura 02 Esquema da Lavra Strip Mining 16

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada 17

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras 18

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6 18

Figura 06 Carregamento do Topsoil 19

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil 19

Figura 08 Decapeamento com TE D11 20

Figura 09 Escarif icaccedilatildeo com TE D11 21

Figura 10 Carregamento da Bauxita 22

Figura 11 Caminhatildeo com Bauxita 22

Figura 12 Etapas da lavra da Bauxita 23

Figura 13 Fluxograma do Beneficiamento da Bauxita em Jurut i 24

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio 24

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada 25

Figura 16Trommel 26

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo 27

Figura 18 Trem da Mina Jurut i 28

Figura 19 Embarque da Bauxita 28

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i 29

Figura 21 Lagoa de Sedimentaccedilatildeo 30

Figura 22 Barragem de Rejeito 30

Figura 23 Rio Contaminado com Rejeito de Bauxita 31

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Beneficiamento da Alcoa 32

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Jurut i 34

Figura 26 Difratogramas com Identif icaccedilatildeo dos P icos 43

Figura 27 Anaacutelise Termal 48

1

I

INTRODUCcedilAtildeO GERAL

11 Generalidades

O alumiacutenio eacute um metal cada vez mais necessaacuterio para o ser hu-

mano pois possui inuacutemeras aplicaccedilotildees e por isso sua demanda se man-

tem em alta haacute vaacuterios anos A uacutenica fonte economicamente viaacutevel de

alumiacutenio eacute a bauxita que tem o oacutexido de alumiacutenio como seu principal

componente Suas reservas mundiais satildeo 29 bilhotildees de toneladas das

quais 36 bilhotildees estatildeo no Brasil o que deixa o paiacutes com a terceira maior

reserva atraacutes de Guineacute e Austraacutelia (QUARESMA 2015)

Em 2013 a produccedilatildeo nacional de bauxita alcanccedilou 338 milhotildees de

toneladas deixando o Brasil como o quarto produtor mundial De acordo

com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral (DNPM) o Paraacute eacute

responsaacutevel por 865 da produccedilatildeo do paiacutes tendo nos municiacutepios de

Oriximinaacute Paragominas Jurut i e Terra Santa suas minas ativas que pro-

duzem cerca de 2924 milhotildees de toneladas anuais (DNPM 2016)

De acordo com Quaresma (2015) a recuperaccedilatildeo maacutessica da bauxita

eacute em meacutedia 70 Como 30 da bauxita lavrada eacute descartada durante

o processo de beneficiamento o Brasil gera anualmente cerca de 145

milhotildees de toneladas de rejeito do mineacuterio Esse material eacute armazenado

em grandes bacias de rejeitos o que gera um e levado custo em trans-

porte armazenamento e monitoramento para atender agraves normas ambi-

entais vigentes Em Minas Gerais dois casos de rompimento dessas bar-

ragens na cidade de Miraiacute (em 2006 e 2007) chamaram a atenccedilatildeo para

esse rejeito

O Departamento de Produccedilatildeo responsaacutevel pelo controle de quali-

dade na mineraccedilatildeo de bauxita em Juruti se preocupa em assegurar os

padrotildees exigidos pelos clientes que em geral incluem teores de alumina

ferro e siacutel ica aleacutem de umidade Entretanto ainda haacute uma carecircncia no

estudo e caracterizaccedilatildeo do rejeito produzido durante o processo de be-

neficiamento da bauxita

2

Neste trabalho eacute descrita pela primeira vez a caracterizaccedilatildeo tecno-

loacutegica de rejeitos da lavagem da bauxita coletados na bacia de rejeito

da usina de beneficiamento da mina de Jurut i (Paraacute) tendo em vista que

ateacute entatildeo apenas a lama vermelha tem sido alvo de estudos Para isso

foram util izadas as seguintes teacutecnicas analiacutet icas espectrometria de f lu-

orescecircncia de raios-x (EFRX) e difratometria de raios-x (DRX) Com os

resultados obtidos pretende-se contribuir com informaccedilotildees teacutecnicas

para estudos de importacircncia ambiental assim como reaproveitamento

destes materiais em aacutereas como a construccedilatildeo civi l

12 Objetivos

Os objetivos do trabalho foram divididos em objet ivos geral e

mais trecircs objet ivos especiacutef icos

121 Geral Caracterizar tecnologicamente o rejeito de bauxita da

mina de Jurut i-Pa

122 Especiacuteficos

Enumerar os elementos quiacutemicos maiores e traccedilos atraveacutes

da f luorescecircncia de raios-X

Identif icar as principais fases cristalinas por difraccedilatildeo de

raios-X

Complementar a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica das fases cris-

talinas e amorfas por transiccedilotildees de fases atraveacutes de anaacutelise teacutermica

13 Problemaacutetica

Em se tratando de atividade de extraccedilatildeo mineral as principais fon-

tes de degradaccedilatildeo satildeo a deposiccedilatildeo de material esteacuteri l e a deposiccedilatildeo

dos rejeitos decorrentes do processo de beneficiamento (IBRAM 1987)

O Conselho Nacional de Recursos Hiacutedricos (CNRH) define esteacuteri l

como qualquer material natildeo aproveitaacutevel como mineacuterio e descartado pela

operaccedilatildeo de lavra antes do beneficiamento em caraacuteter definit ivo ou tem-

poraacuterio Rejeito eacute definido como material descartado proveniente de

3

plantas de beneficiamento de mineacuterio (BRASIL 2002)

Em relaccedilatildeo ao esteacuteri l este natildeo apresenta problemas ambientais na

mineraccedilatildeo de bauxita pois a geraccedilatildeo desse resiacuteduo se daacute apenas

quando o mineacuterio precisa ser decapeado mas de maneira geral o esteacuteri l

de cobertura eacute depositado na proacutepria cava da qual o mineacuterio foi anteri-

ormente lavrado

O grande problema eacute a geraccedilatildeo de reje ito durante o beneficiamento

da bauxita Estes satildeo descartes de soacutelidos originados do overf low dos

hidrociclones com granulometria inferior a 400 mesh que satildeo armazena-

dos em barragem de rejeitos O ef luente eacute em forma de polpa (mistura

de soacutelido mineral e aacutegua) que geralmente contem 5 a 8 de soacutelidos

em peso e pH em torno de 70 (COELHO 2015)

A bacia de rejeito ou qualquer outro sistema de disposiccedilatildeo de re-

jeitos eacute uma estrutura de engenharia para contenccedilatildeo e deposiccedilatildeo de re-

siacuteduos originados de beneficiamento de mineacuterios captaccedilatildeo de aacutegua e

tratamento de ef luentes (BRASIL 2002) Os rejeitos de mineraccedilatildeo de

bauxita satildeo dispostos agrave superf iacutecie do terreno em locais preacute -seleciona-

dos e onde natildeo exista mineacuterio em subsuperfiacutecie ou em cavas antigas

Mesmo que os f inos da bauxita sejam de natureza soacutelida satildeo ori-

undos de um processo de lavagem resultando numa polpa ou seja o

rejeito de bauxita eacute inicialmente mais l iacutequido do que soacutelido

Assim a problemaacutetica levantada eacute qual os principais elementos

quiacutemicos e quais as principais fases mineraloacutegicas do rejeito de bauxita

da mina de Jurut i

14 Hipoacutetese

Levando-se em consideraccedilatildeo que a bauxita eacute composta basica-

mente de alumina (Al2O3) siacutel ica (SiO2) oacutexido de ferro (Fe2O3) e oacutexido

de titacircnio (TiO2) e que o processo de beneficiamento em Juruti envolve

apenas cominuiccedilatildeo (britagem) classif icaccedilatildeo (peneiramento e ciclona-

gem) lavagem (escrubagem) e f i lt ragem (f i lt ro prensa) eacute razoaacutevel espe-

rar que seu rejeito tambeacutem seja rico nesses mesmos componentes com

menor teor de alumina e maiores teores de siacutelica e ferro que no produto

f inal

4

Entretanto os demais oacutexidos que integram a bauxita satildeo muito va-

riados tanto em diversidade quanto em teores Aleacutem dos quatro oacutexidos

mais abundantes na bauxita espera -se encontrar no seu rejeito oacutexido de

caacutelcio (CaO) oacutexido de potaacutessio (K 2O) oacutexido de manganecircs (MnO) e oacutexido

de magneacutesio (MgO) em menores quantidades

15 Justificativa

O rejeito da bauxita na mina de Jurut i natildeo passa por qualquer anaacute-

lise ou tratamento antes de ser encaminhado para a bacia de rejeito onde

f ica depositado sem que haja nenhum monitoramento aleacutem daqueles re-

alizados na proacutepria estrutura da bacia de rejeito

Apesar de natildeo haver nenhum processo quiacutemico envolvido no be-

neficiamento da bauxita em Juruti isso natildeo garante que o rejeito gerado

natildeo represente perigo Os rejeitos de bauxita do Projeto Trombetas em

Oriximinaacute onde tambeacutem natildeo eacute usado qualquer processo quiacutemico causa-

ram alteraccedilotildees das caracteriacutest icas abioacuteticas e da estrutura das comuni-

dades de macroinvertebrados bentocircnicos 1 do Lago Batata (FONSECA e

ESTEVES 1999)

Estudos realizados em duas usinas de tratamento de bauxita da

Companhia Brasileira Alumiacutenio (CBA) em Minas Gerais por KURUSU et

al (2009) demonstraram que o rejeito ainda conteacutem grande quantid ade

de alumina sendo inclusive possivel seu reaproveitamento por meio da

f lotaccedilatildeo reversa

O primeiro passo para se encontrar uma alternativa para esses re-

siacuteduos eacute a sua caracterizaccedilatildeo Eacute necessaacuterio se definir o quecirc e quanto

estaacute sendo gerado quais suas caracteriacutest icas fiacutesico-quiacutemicas e quais as

possiacuteveis interaccedilotildees quiacutemicas Mesmo que nenhuma nova util idade seja

dada aos rejeitos conhececirc-los eacute importante tambeacutem para verif icar se

eles natildeo representam perigo para o meio ambiente

Por si soacute a necessidade de identif icar a composiccedilatildeo mineraloacutegica

do rejeito da bauxita justif ica a realizaccedilatildeo deste trabalho tendo em vista

1 Seres que se caracterizam por habitar o sedimento aquaacutetico ou sua superfiacutecie

5

que se precisa conhecer o que estaacute sendo gerado e em que quantidade

Mas haacute ainda a possibi l idade de se encontrar uma destinaccedilatildeo alternativa

para o rejeito contribuindo assim com a diminuiccedilatildeo do volume do mate-

rial descartado

16 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

Abordaremos a seguir alguns pontos que satildeo relevantes para

trabalho Iniciando com um breve histoacuterico do alumiacutenio e a gecircnese da

bauxita com foco no nos depoacutesitos amazocircnicos Em seguida discutiremos

a importacircncia econocircmica da bauxita da alumina e do alumiacutenio no Brasil

Posteriormente falaremos da lavra e do beneficiamento na mina da Alcoa

em Juruti com a f inalidade de explicar a origem do rejei to que eacute o objeto

de estudo deste trabalho Por f im abordaremos tanque de sedimentaccedilatildeo

e a barragem de rejeito destino f inal do rejeito

161 A Bauxita

Haacute oito mil anos na Peacutersia jaacute eram produzidos vasos com um tipo

de barro contendo oacutexido de alumiacutenio Trecircs mil anos depois egiacutepcios e

babilocircnios usavam uma substacircncia contendo alumina na fabricaccedilatildeo de

cosmeacuteticos e remeacutedios (ABAL 2015) Mas ateacute entatildeo natildeo se conhecia o

metal como o conhecemos hoje

Apesar de ser o terceiro metal mais abundante do p laneta2 o alu-

miacutenio natildeo eacute encontrado puro na natureza Seu mineacuterio mais comum eacute a

bauxita que recebeu esse nome por ter sido descoberta proacutexima agrave aldeia

de Lecircs Baux na Franccedila por Pierre Berthier em 1821 (SAMPAIO AN-

DRADE E DULTRA 20O5)

Em 1854 Henry Devil le obteve pela primeira vez o alumiacutenio por

via quiacutemica e no ano seguinte expocircs um lingote do metal que chamou a

atenccedilatildeo por ser muito mais leve que o ferro Jaacute o processo de obtenccedilatildeo

do alumiacutenio por meio da reduccedilatildeo eletroliacutet ica da alumina dissolvida em

banho fundido de criolita foi desenvolvido separadamente por Paul Louis

2 O Ferro eacute o primeiro (3463 - em massa) e o Magneacutesio eacute o segundo (127 - em massa) O Alumiacutenio

responde por 109 da massa do planeta (COSTA 1996)

6

Toussaint Heacuteroult na Franccedila e Charles Mart in Hall nos Estados Unidos

simultaneamente em 1886 (SERMETAL 2015)

Esse processo f icou conhecido como Hall -Heroacuteult e foi fundamental

para a induacutestria global de alumiacutenio Apesar de ter passado por vaacuterias

atualizaccedilotildees e ter algumas variaccedilotildees os princiacutepios do meacutetodo Hall -He-

roacuteult satildeo mantidos na induacutestria ateacute os dias de hoje

O Alumiacutenio eacute o elemento metaacutelico mais abundante na Crosta Con-

tinental (813 ) 3 e o terceiro elemento mais abundante na natureza logo

apoacutes o oxigecircnio e o sil iacutecio (em massa pois em volume o elemento mais

abundante eacute o Nitrogecircnio) Devido agrave elevada af inidade com o oxigecircnio

natildeo eacute costume encontrar o alumiacutenio como substacircncia elementar mas

sim em formas combinadas tais como oacutexidos ou sil icatos (COIMBRA

2015)

O processo para obtenccedilatildeo da alumina a partir da bauxita foi desen-

volvido e patenteado por Karl Josef Bayer em 1888 e se baseia na ele-

vada solubil idade dos minerais portadores de alumiacutenio em soluccedilatildeo com

soda caacuteustica De maneira bem resumida as etapas do processo Bayer

satildeo digestatildeo separaccedilatildeo da lama vermelha cristal izaccedilatildeo do hid roacutexido

de alumiacutenio e calcinaccedilatildeo (SILVA FILHO ALVES e DA MATA 2007)

Em meacutedia 5 t de bauxita precisam ser submetidas ao ataque de

014 t de soda caacuteustica para produzir 2 t de alumina que submetida a um

processo de reduccedilatildeo que consome em cerca 13000 kW produz 1 t de

alumiacutenio (MAacuteRTIRES 2011)

Em 2013 as reservas mundiais de bauxita eram de 29 bilhotildees de

toneladas 36 bi lhotildees de toneladas 124 das quais em solo brasileiro

com grande destaque para estado do Paraacute que possui os maiores depoacute-

sitos de bauxita metaluacutergica do paiacutes (SANTANA 2014) Segundo Maacutert i-

res (2001) cinco estados brasi leiros (Satildeo Paulo Paraacute Santa Catarina

Minas Gerais e Maranhatildeo) satildeo detentores de reservas de bauxita de grau

metaluacutergico Somente no estado de Paraacute encontram -se 908 dessas

reservas que quando somadas agraves reservas de Minas Gerais perfazem

983

3 O Ferro eacute menos abundantes na Crosta destacando-se no manto e no nuacutecleo do planeta O Magneacutesio

destaca-se no Manto e tambeacutem na Crosta Oceacircnica (Costa 1996)

7

A bauxita eacute o principal mineacuterio da regiatildeo Oeste do Paraacute sendo

explotada pela Mineraccedilatildeo Rio do Norte (MRN) nas minas de Porto Trom-

betas (Oriximinaacute e Terra Santa) e pela Aluminium Company of America

(ALCOA) na mina de Juruti (Juruti) Aleacutem disso a Norsh Hydro t ambeacutem

explota bauxita na cidade de Paragominas (Nordeste do estado) e a Vo-

torantim Metais pretende instalar um complexo para extrair o mineacuterio e

produzir alumina na cidade de Rondon do Paraacute (Sudeste do estado)

Para Sampaio e Neves (2002) o termo bauxita faz alusatildeo agrave rocha

bauxito a qual pode ter as seguintes constituintes principais a boehmita

AlOOH mais comum na Europa diaacutesporo AlO(OH) mais comum na Aacutesia

e a gibbsita Al(OH)3 mais comum em regiotildees de clima Tropical como nas

Ameacutericas do Sul e Central Esses minerais satildeo conhecidos como Oxi -

hidroacutexidos de Alumiacutenio Neste trabalho eacute uti l izado o termo bauxita refe-

rindo-se ao mineacuterio de alumiacutenio

Algumas bauxitas tecircm composiccedilatildeo que se aproxima agrave da gibbsita

todavia em sua maioria formam uma mistura contendo impurezas como

siacutel ica oacutexido de ferro t itacircnio e outros elementos Como consequecircncia a

bauxita natildeo eacute considerada uma espeacutecie mineral 4

De acordo com a aplicaccedilatildeo a bauxita eacute classif ica em metaluacutergica e

natildeo-metaluacutergica (refrataacuteria) A bauxita metaluacutergica eacute aplicada na obten-

ccedilatildeo da alumina que eacute transformada em alumiacutenio A bauxita natildeo -metaluacuter-

gica eacute usada principalmente na induacutestria de refrataacuterios mas sua aplica-

ccedilatildeo se daacute ainda em abrasivos cimentos argi losos induacutestria quiacutemica an-

tiderrapante retardador de chama soldas etc (SAMPAIO e NEVES

2002) Quimicamente a diferenccedila se daacute principalmente pelo teor de oacutexido

de ferro (Fe2O3) que na bauxita metaluacutergica chega a 30 enquanto na

natildeo-metaluacutergica natildeo passa de 5 No Brasil em torno de 92 da bauxita

apresenta altos teores de ferro sendo classif icadas como metaluacutergica

(QUARESMA 2015)

4 Espeacutecie Mineral Para ter essa denominaccedilatildeo eacute necessaacuterio ter as seguintes caracteriacutesticas Estado Soacutelido composiccedilatildeo quiacutemica definida estrutura interna na forma de arranjo geomeacutetrico organizado dos aacutetomos que os constituem origem inorgacircnica e natural A bauxita natildeo atende agrave 2ordf caracteriacutestica

8

As maiores empresas na explotaccedilatildeo de bauxita no mundo satildeo Co-

malco Alcan Alcoa Rio Tinto e BHP na Austraacutelia a CVG na Guineacute e a

MRN no Brasil Os dois maiores produtores de alumiacutenio do mundo satildeo

Estados Unidos e Canadaacute mesmo nenhum deles possuindo reservas de

bauxita sendo totalmente dependentes da importaccedilatildeo do mineacuterio

(IBRAM 2011)

Aleacutem da alumina outras fases tambeacutem podem estar presentes na

bauxita tais como quartzo (SiO2) hematita (Fe2O3) anataacutesio (TiO2) e

caulinita (Al2SiO5) Dessa forma a composiccedilatildeo quiacutemica de amostras des-

tes mineacuterios se destaca por apresentar elevado teor de alumiacutenio (Al)

acompanhado por ferro (Fe) si l iacutecio (Si) e t itacircnio (Ti) Outros eleme ntos

costumam estar presentes poreacutem em quantidades menores como Caacutelcio

(Ca) Potaacutessio (K) Manganecircs (Mn) e Magneacutesio (MgO Menos abundan-

tes ocorrem ainda Boro (B) Baacuterio (Ba) Beriacutel io (Be) Cobalto (Co)

Cromo (Cr) Cobre (Cu) Liacutet io (Li) Molibdecircnio (Mo) Chumbo (Pb) Esta-

nho (Sn) Estrocircncio (Sr) Vanaacutedio (V) Iacute trio (Y) Zinco (Zn) e Zircocircnio (Zr)

como elementos traccedilos ou seja na escala de parte por milhatildeo (ppm)

(SILVA e OLIVEIRA 1992)

Um trabalho mais recente de Leonardi Ladeira e Santos (2010)

com perf is bauxiacuteticos no sudeste do Brasil (Minas Gerais e Satildeo Paulo)

inclui ainda como seus possiacuteveis componentes Pentoacutexido de Foacutesforo

(P2O5) Oacutexido de Soacutedio (Na2O) Gaacutelio (Ga) Nioacutebio (Nb) Rubiacutedio (Rb) e

Toacuterio (Th) todos em ppm

Deve-se ressaltar que haacute outros minerais com alto teor de alumiacutenio

na natureza como a alunita (KAl 3(OH)6(SO4)2 e anort i ta (CaAl2Si2O8)

(SAMPAIO ANDRADE e DUTRA 2005) poreacutem a obtenccedilatildeo de alumiacutenio

a partir desses minerais seria muito cara inviabilizando economicamente

o processo

162 Gecircnese da Bauxita Amazocircnica

A concentraccedilatildeo de elementos quiacutemicos ou minerais acima da abun-

dacircncia normal da crosta terrestre formado por processos geoloacutegicos eacute

denominada depoacutesito mineral (CAVALTI NETO e ROCHA 2010) Os de-

poacutesitos contecircm minerais de mineacuterio que no caso da bauxita eacute a alumina

9

Os depoacutesitos de bauxita da regiatildeo amazocircnica satildeo formados a partir de

processos superf iciais especif icamente em depoacutesitos residuais Esses

depoacutesitos satildeo formados por processos intempeacutericos que atuam tra nsfor-

mando ou concentrando minerais originando assim as jazidas lateriacutet icas

(BIONDI 2004)

A Concentraccedilatildeo de minerais primaacuterios ocorre pela acumulaccedilatildeo re-

lativa do mineral de interesse Eacute o caso do foacutesforo na apatita do ni oacutebio

no pirocloro e do cromo na cromita No caso da formaccedilatildeo de novos

minerais ocorre a destruiccedilatildeo do mineral primaacuterio e formaccedilatildeo de outro

mineral Como exemplo temos a hematita (ferro) anataacutesio (t itacircnio) e a

gibbsita (alumiacutenio) (GIANNINI 2000)

O intemperismo pode ser de trecircs tipos f iacutesico bioloacutegico ou quiacute-

mico O intemperismo fiacutesico causa a fragmentaccedilatildeo da rocha sem promo-

ver mudanccedilas quiacutemicas e ocorre devido a variaccedilotildees no niacutevel de pres-

sotildees que levam agrave fadiga do material O intemperismo bioloacutegico eacute cau-

sado pela accedilatildeo de vegetais a traveacutes da accedilatildeo desagregadora de aacutecido

huacutemico que eacute uma soluccedilatildeo aacutecida resultante da extraccedilatildeo de componentes

orgacircnicos do solo ou do subsolo normalmente huacutemus por soluccedilotildees

aquosas percolantes (LEMES 2014)

Jaacute os processos que levam ao intemperismo quiacutemico satildeo aqueles

que por meio de reaccedilotildees quiacutemicas resultam na decomposiccedilatildeo da estru-

tura dos minerais sendo muito importantes em regiotildees de clima tropical

uacutemido Processos quiacutemicos que atuam sobre os minerais constituintes

das rochas dissoluccedilatildeo oxidaccedilatildeo reduccedilatildeo oxirreduccedilatildeo hidrataccedilatildeo l ixi-

viaccedilatildeo e troca de iacuteons Os fatores envolvidos satildeo faci l idade de acesso

da aacutegua e do ar no material rochoso reatividade do maciccedilo rochoso em

relaccedilatildeo agrave aacutegua grau de agressividade da aacutegua e tempo (LEMES 2014)

Somente o intemperismo quiacutemico eacute capaz de concentrar metais

Ele ocorre porque todos os principais minerais em rochas iacutegneas e me-

tamoacuterf icas e alguns minerais de rochas sedimentares satildeo instaacuteveis na

superfiacutecie da Terra Esses minerais se alteram para novos minerais

estaacuteveis os mais comuns satildeo os argilo -minerais principalmente cauli-

nita montmori l lonita e il ita Satildeo acompanhados por vaacuterios oacutexidos e hi-

10

droacutexidos part icularmente aqueles de ferro alumiacutenio e t i tacircnio Isso ex-

plica a presenccedila desses elementos na baux ita e tambeacutem no seu rejeito

(GIANNINI 2000)

A bauxita se forma em regiotildees tropicais e subtropicais por accedilatildeo

do intemperismo quiacutemico sobre rochas aluminossil icaacutet icas Apesar de ser

frequentemente descrita como um mineacuterio de alumiacutenio a bauxita natildeo eacute

uma espeacutecie mineral propriamente dita mas um material heterogecircneo

formado de uma mistura de hidroacutexidos de alumiacutenio hidratados

([AlOx(OH)3-2x] 0ltxlt1) contendo impurezas A proporccedilatildeo de gibbsita

boehmita e diaacutesporo varia dependendo da localizaccedilatildeo geograacutefica do mi-

neacuterio (JESUS 2011) No Brasil a gibbisita eacute o mineral mais comum na

bauxita

O mineral fonte da gibbsita eacute o feldspato potaacutessio que sob a accedilatildeo

da aacutegua e do aacutecido carbocircnico (ambos geralmente oriundos das chuvas)

reage formando a caulinita o bicarbonato a siacutel ica e l iberando iacuteons de

potaacutessio conforme descrito na equaccedilatildeo abaixo

2KAlSi3O8(s) + 2H2CO3(aq) + H2O = Al2Si2O5(OH)4(s) + 2K+(aq) + K-Feldspato Aacutecido Carbono Aacutegua Caul in i ta Iacuteons Potaacutessio

2HCO3-(aq) + 4SiO2(aq) (i) Bicarbonato Siacute l ica

O Alumiacutenio nessa reaccedilatildeo f ica retido nos minerais argilosos residu-

ais e oacutexidos A extraccedilatildeo de alumiacutenio de si l icatos eacute economicamente pro-

ibit iva entretanto em climas tropicais como na Amazocircnia paraense a

grande disponibi l idade de aacutegua permite o desenvolvimento intenso do

intemperismo quiacutemico de tal forma que a siacutel ica eacute removida da caulinita

e um hidroacutexido de alumiacutenio permanece como resiacuteduo Por isso o depoacutesito

eacute denominado residual (BIONDI 2004)

Se parte da massa da rocha original eacute perdida em soluccedilatildeo durante

o intemperismo a concentraccedilatildeo de Alumiacutenio aumenta ateacute que quantida-

des econocircmicas sejam ating idas no resiacuteduo Dessa forma a caulinita

reagindo com a aacutegua forma a gibbsita e o oacutexido de si l iacutecio conforme re-

presentado na equaccedilatildeo abaixo

11

Al2Si2O5(OH)4(s) + H2O = 2Al(OH)3(s) + 2SiO2(aq) ( i i) Caul ini ta Aacutegua Gibbs i ta Oacutexido de Si l iacutec io

Na praacutetica o produto f inal do intemperismo natildeo eacute o hidroacutexido puro

mas uma mistura de oacutexidos e hidroacutexidos de alumiacutenio com composiccedilatildeo

meacutedia de Al(OH)3 que eacute a Gibbsita (BIONDI 2004) As quantidades das

principais impurezas presentes na bauxita variam com a regiatildeo de ori-

gem causando alteraccedilotildees no aspecto f iacutesico do mineacuterio que pode variar

de um soacutelido marrom-escuro ferruginoso ateacute um soacutelido de cor creme

duro e cristal ino (CONSTANTINO et al 2002)

163 Importacircncia Econocircmica da Bauxita no Brasil

De acordo com Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas de Pesquisa

Mineral (ABPM) os maiores produtores mundiais de bauxita satildeo Austraacute-

lia Indoneacutesia China e Brasil com 30 19 15 e 13 respectiva-

mente do total anual de 260 milhotildees de toneladas (ABPM 2014)

Em 2013 o Brasil produziu 338 milhotildees de toneladas Desse total

a distribuiccedilatildeo por empresa estaacute representada na tabela 01

Tabela 01 Produccedilatildeo Brasileira de Bauxita por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

MRN 173 512 Norsk Hydro 75 222 Alcoa 55 163 VotorantimmdashCBA 29 86 Outras 06 17 TOTAL 338 1000

Fonte ABAL 2014

Vale ressaltar que os dados de produccedilatildeo de bauxita atendem ao

criteacuterio base uacutemida Isso tem a f inal idade de tornaacute-los comparaacuteveis aos

divulgados por vaacuterias fontes Especif icamente no ano de 2013 o teor

meacutedio de umidade da bauxita foi da ordem de 12

Os nuacutemeros de 2013 apontam que a produccedilatildeo nacional de bauxita

apresentou uma leve queda de 18 em relaccedilatildeo ao ano anterior A esta-

bil idade da produccedilatildeo pode ser explicada pela demanda constante e ao

12

custo de energia eleacutetrica tendo em vista que o setor eacute um grande con-

sumidor de energia eleacutetr ica para a produccedilatildeo de alumiacutenio primaacuterio (SAN-

TANA 2014)

O estado do Paraacute continuou sendo o maior produtor nacional do

mineacuterio em 2013 com mais de 29 milhotildees de toneladas de bauxita pro-

duzidas o que representa um percentual de 865 da produccedilatildeo brasi-

leira (SANTANA 2014) Os trecircs municiacutepios paraenses que produziram o

mineacuterio naquele ano foram Oriximinaacute (MRN) Paragominas (Norsk Hydro -

Mineraccedilatildeo Paragominas) e Jurut i (Alcoa)

A part ir de 2014 o projeto Trombetas da Mineraccedilatildeo Rio do Norte

situado no municiacutepio de Oriximinaacute passou a lavrar bauxita em minas

localizadas no municiacutepio de Terra Santa - PA mas o beneficiamento con-

tinua ocorrendo em Porto Trombetas elevando para quatro o nuacutemero de

municiacutepios produtores de mineacuterio de alumiacutenio no Paraacute

Aleacutem do Paraacute a bauxita eacute lavrada em Minas Gerais Satildeo Paulo

Santa Catarina Goiaacutes e Espiacuterito Santo Os 20 municiacutepios produtores de

bauxita nesses 6 estados estatildeo na tabela 02

Tabela 02

Ord Municipio UF CFEM(R$)

01 Paragominas PA 2899298704 02 Oriximinaacute PA 2659403701 03 Terra Santa PA 1547752217 04 Juruti PA 1361088670 05 Satildeo Sebastiatildeo da Vargem Alegre MG 185888440 06 Divinolacircndia SP 59038496 07 Miraiacute MG 43356891 08 Barro Alto GO 34995187 09 Santa Baacuterbara MG 16018373 10 Santa Rita do Novo Destino GO 30831728 11 Poccedilos de Caldas MG 34662671 12 Lavrinhas SP 25233345 13 Correia Pinto SC 14077688 14 Caldas MG 13119314 15 Andradas MG 4217475 16 Itamarati de Minas MG 1251590 17 Senador Amaral MG 1145099 18 Rosaacuterio da Limeira MG 170651 19 Paracatu MG 25872 20 Afonso Claacuteudio ES 12196

TOTAL Fonte DNPM 2016

13

De acordo com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral

(DNPM) em 2015 a mineraccedilatildeo paraense de bauxita recolheu CFEM no

valor de R$ 8467543292 Desse montante Jurut i contribuiu com R$

1361088670 equivalente a 16 do total Levando-se em consideraccedilatildeo

que 65 do valor recolhido satildeo repassados diretamente para o municiacutepio

produtor Jurut i fez jus a R$ 884707635 em 2015 meacutedia de R$

73725636 ao mecircs

Do total da bauxita comercial cerca de 90 eacute usada para a produ-

ccedilatildeo metaluacutergica da cadeia do alumiacutenio (alumina e alumiacutenio primaacuterio) e

o restante 10 usadas para outros f ins como refrataacuterio abrasivo ci-

mentos argilosos velas de igniccedilatildeo quiacutemica (sulfato de alumiacutenio) e ou-

tros (QUARESMA 2015) No Brasil esse percentual chega a 95

A produccedilatildeo nacional de Alumina em 2013 foi de 994Mt distribuiacuteda

em 6 grandes empresas AlunorteNorsk Hydro (Barcarena - PA) Alcoa

(Satildeo Luiacutes - MA e Poccedilos de Caldas - MG) BHP Bill iton (Satildeo Luiacutes - MA)

VotorantimCBA (Alumiacutenio - SP) Alcan (Satildeo Luiacutes - MA) e Hindalco (Ouro

Preto - MG) A produccedilatildeo eacute vista na tabela 03

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

AlunorteNorsk Hydro 5377 541 Alcoa 2186 220 BHP Billiton 1239 124 Votorantim-CBA 0792 80 Outras (Alcan e Hindalco) 0347 35 TOTAL 9941 1000

Fonte ABAL 2015

O estado do Paraacute com a AlunorteNorsk Hydro tambeacutem lidera o

Ranking na produccedilatildeo de Alumina com 541 sendo que empresa locali-

zada em Barcarena recebe bauxita da Norsk Hydro e tambeacutem da MRN

Jaacute a bauxita de Juruti eacute levada para Satildeo Luiacutes no Maranhatildeo estado

que natildeo possui mina de bauxita mas responde por 344 da produccedilatildeo

de alumina no complexo Alumar das empresas Alcoa e BHP Bill iton

Jaacute a Votorantim-CBA localizada em no estado de Satildeo Paulo res-

ponde por 8 da alumina brasileira enquanto Alcan e Hindalco em Minas

Gerais produzem 35 Isso se deve ao fato de a maioria da bauxita de

14

Minas Gerais ser do tipo refrataacuteria o mesmo ocorrendo em Santa Cata-

rina e Goiaacutes esses uacutelt imos que natildeo produzem alumina

Apenas cinco empresas produzem alumiacutenio primaacuterio no paiacutes Voto-

rantim-CBA (Alumiacutenio - SP) Albras (Barcarena - PA) Alumar (Satildeo Luiacutes

- MA) Alcoa (Poccedilos de Caldas - MG) e Novelis (Ouro Preto - MG) A

unidade de reduccedilatildeo do consoacutercio Alumar tem como principais acionistas

as empresas Alcoa Alumiacutenio SA e BHP Bil l iton Metais SA A dis tribui-

ccedilatildeo da produccedilatildeo de alumiacutenio por empresa estaacute na tabela 04

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (1000t) Participaccedilatildeo ()

Votorantim-CBA 4133 317 Albras 4055 311 Alumar 3651 280 Alcoa 782 60 Novelis 417 32 TOTAL 13038 1000

Fonte ABAL 2015

Como grande parte da alumina produzida no Paraacute e no Maranhatildeo

satildeo exportadas estes satildeo o segundo e o terceiro estado na produccedilatildeo de

alumiacutenio respectivamente sendo Satildeo Paulo o maior produtor do Brasil

Natildeo por acaso a Votorantim-CBA estaacute localizada na cidade de Alumiacutenio

- SP

164 A Lavra da Bauxita em Juruti - PA

Para se entender como ocorre a lavra eacute necessaacuterio conhecer o

perf i l do corpo mineral izado da mina A bauxita em Jurut i estaacute localizada

numa profundidade de 25m a 185m sendo um corpo mineral de origem

sedimentar que tem no maacuteximo 6m de espessura O perf i l l i toloacutegico da

mina de Jurut i eacute apresentado na f igura 01

15

Figura 01 Perf i l L i to loacutegico da Mina de Jurut i Fonte ALCOA apud AMARAL 2015

O horizonte abaixo do solo orgacircnico eacute argi loso de coloraccedilatildeo ama-

relada denominada argila belterra formada basicamente por caulinita e

gibbsita Trata-se de uma camada altamente porosa e permeaacutevel apesar

de se argi losa Sua espessura pode variar de 1 a ateacute 12 m (ALCOA apud

AMARAL 2015)

A camada de bauxita nodular eacute formada por estruturas na forma de

noacutedulos com tamanhos entre 05 e 2 cm presos em uma matriz argi losa

similar agrave da cobertura Os noacutedulos podem ser mais aluminosos ou mais

ferruginosos dependendo da altura em que se localiza no perf i l Quanto

maior a profundidade mais ferruginosos eles seratildeo Estatildeo sendo reali-

zados estudos para procurar meacutetodos de concentraccedilatildeo que viabil izem

seu aproveitamento econocircmico A espessura desta camada pode chegar

a 3 m (BRELAZ 2013)

O horizonte seguinte eacute de laterita tambeacutem denominada bauxita fer-

ruginosa onde o elevado teor de fer ro confere uma coloraccedilatildeo escura

Apresenta noacutedulos maiores que podem formar grandes agregados

quando cimentados por oacutexidos de ferro A espessura desta camada eacute

bastante variaacutevel podendo ter de alguns centiacutemetros a 3m (SOUZA

2014)

Na camada de bauxita maciccedila eacute onde ocorre a maior concentraccedilatildeo

16

de gibbsita Haacute tambeacutem a presenccedila tanto de oacutexidos de ferro como de

caulinita mas em uma proporccedilatildeo muito menor Quartzo pode ser encon-

trado mais proacuteximo da zona ferruginosa O topo desta camada eacute mais

massivo e conteacutem pouca argi la Agrave medida que aumenta a profundidade

a camada deixa de ser massiva e passa a se apresentar em blocos com

preenchimento de argi la entre eles Esta camada varia de 35 a 6m

(SOUZA 2014)

No horizonte inferior tem-se a presenccedila de material argi loso e

ainda gibbsita e jaacute natildeo possui importacircncia econocircmica denominado argi la

variegada

A lavra de bauxita em Jurut i eacute feita de modo tradicional a ceacuteu

aberto com a recuperaccedilatildeo da aacuterea sendo feita contemporaneamente com

a extraccedilatildeo do mineacuterio meacutetodo conhecido como lavra em tiras ou strip

mining Nesse meacutetodo a lavra progride por meio de uma seacuterie de corte s

paralelos na forma de trincheiras profundas denominadas de tiras

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material O pro-

cesso eacute realizado esquematicamente conforme a f igura 02

Figura 02 Esquema da lavra strip mining Fonte Souza 2014

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material Na f igura

03 eacute possiacutevel ver uma tira pronta para ser lavrada

17

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada Fonte BRELAZ 2013

A lavra da mina de Jurut i tem a seguinte sequecircncia

a supressatildeo vegetal

b remoccedilatildeo do solo orgacircnico

c decapeamento

d desmonte mecacircnico

e carregamento e

f transporte

Atualmente a exploraccedilatildeo da bauxita em Jurut i acontece em quatro

frentes de lavra todas no platocirc Capiranga Todo mineacuterio vindo das dife-

rentes frentes de lavra passa pelo processo de blendagem isso acontece

devido variaccedilotildees de teores de cada tira

A supressatildeo vegetal consiste no desmatamento de uma aacuterea e em

seguida carregamento a vegetaccedilatildeo destinando-a para sua util izaccedilatildeo f inal

de acordo com as normas ambientais Na mina de juruti a supressatildeo

vegetal eacute realizada por empresas terceir izadas Realiza -se previamente

o afugentamento e captura da fauna e posteriormente o manejo da f lora

para o ref lorestamento da aacuterea minerada

Esta atividade eacute realizada com operadores de moto serra que satildeo

encarregados de cortar arvores de meacutedio e grande porte (Diacircmetro na

Altura do Peito gt 80 cm) e executar o retalhamento das mesmas trans-

formando-as em toras Na f igura 04 eacute possiacutevel verif icar o trabalho dos

operadores de motosserra

18

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras

Fonte AMARAL 2015

Em seguida satildeo ut il izados tratores de es teiras D61 da Komatsu

(f igura 05) para a l impeza da aacuterea desmatada e escavadeiras que auxi-

l iam no carregamento da galhada em caminhotildees que transportam este

material para os depoacutesitos de esteacuteri l que satildeo locais estrateacutegico s de re-

conformaccedilatildeo de aacutereas degradadas com a atividade de lavra

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6

Fonte SOUZA 2014

Na mina de Juruti as galhadas satildeo depositadas no fundo das cavas

para auxiliar na revegetaccedilatildeo de aacutereas jaacute lavradas Jaacute as toras de madei-

ras satildeo transportadas usando-se carregadeiras de rodas WA200 Koma-

tsu e caminhatildeo madeireiro 2423 da Mercedes Bens para serem estoca-

das e direcionadas para o processo f inal junto aos oacutergatildeos competentes

A etapa de Remoccedilatildeo do solo orgacircnico compreende a retirada da

primeira camada do solo de coloraccedilatildeo escura com uma espessura apro-

ximada de 30 cm rica em nutrientes Util iza -se escavadeiras PC400 e

19

caminhotildees basculantes Scania P420 A f igura 06 mostra o momento do

carregamento do caminhatildeo

Figura 06 Carregamento do Topsoil

Fonte AMARAL 2015

O topsoil removido eacute transportado para cima do esteacuteril que foi re-

movido da t ira que jaacute foi lavrada para reconformaccedilatildeo da aacuterea degradada

com o objet ivo de que este solo orgacircnico (r ico em nutriente e contendo

sementes de aacutervores nativas raiacutezes galhos troncos e etc) recomponha

o solo e as aacutervores nativas cresccedilam novamente fazendo um ref loresta-

mento natural meacutetodo chamado de ldquomatildeo de Deusrdquo

Na f igura 07 foi destacado a camada de solo orgacircnico que foi de-

volvido para a aacuterea jaacute minerada Eacute possiacutevel perceber ainda que jaacute haacute

vegetaccedilatildeo oriunda do ref lorestamento natural

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil

Fonte SOUZA 2014

O decapeamento compreende a remoccedilatildeo da camada de esteacuteril que

varia entre 10 e 12 m de espessura A remoccedilatildeo do esteacuteri l eacute feita pela

20

empresa terceirizada UampM para isso ela conta com 04 tratores de estei-

ras TE D11 TCD (para decapeamento das tiras) com capacidade de re-

mover ateacute 44 msup3 de argila por laminada 01 trator de esteiras TE D9 T 01

trator de esteiras TE D6R (para reconformaccedilatildeo do esteacuteri l e apoio) 01

escavadeira EH 365 D com capacidade de movimentar ateacute 45 msup3 por

ciclo 01 escavadeira EH 349D com capacidade de movimentar ateacute 31

msup3 por ciclo (todas da CATERPILLAR) 07 caminhotildees basculante 4844

da Mercedes Bens com capacidade de transportar ateacute 17 msup3 por ciclo

01 moto niveladora para apoio 01 caminhatildeo comboio para abasteci-

mento dos equipamentos e 01 caminhatildeo pipa para umectaccedilatildeo das vias

(AMARAL 2015)

A liberaccedilatildeo do mineacuterio soacute acontece apoacutes a remoccedilatildeo da camada de

laterita Toda laterita removida eacute empurrada para aacuterea de bota fora e

tambeacutem util izada na construccedilatildeo conformaccedilatildeo e manutenccedilatildeo de vias de

acessos principais e intermediaacuterios que servem de traacutefego para maqui-

nas caminhotildees e caminhonetes A maior parte do esteacuteril eacute removida com

a lacircmina dos tratores processo esse que pode ser visto na f igura 0 8

Figura 08 Decapeamento com TE D11

Fonte AMARAL 2015

O desmonte da camada de bauxita eacute realizado no meacutetodo mecacircnico

tambeacutem com tratores TE D11 com auxil io um dispositivo em forma de

gancho denominado ldquo ripperrdquo que f ica acoplado na parte traseira do equi-

pamento que em contato com a rocha eacute capaz fragmentaacute-la Esse pro-

cesso eacute conhecido como escarif icaccedilatildeo A etapa de desmonte do mineacuterio

21

gera matacotildees que devem atender ao topsize (tamanho da capacidade

do britador) da planta que corresponde no a 12 m A f igura 09 mostra

um ripper f incado no mineacuterio realizando a escarif icaccedilatildeo

Figura 09 Escar if icaccedilatildeo com TE D11

Fonte AMARAL 2015

A tira em geral mede 200 m de comprimento e 25 m de largura e eacute

constituiacuteda de uma soacute bancada contendo de 07 ou 08 blocos (25 m X 25

m) As tiras possuem um padratildeo de nomenclatura na ordem alfabeacutetica

que vai de A a Z que satildeo demarcadas pela topografia no local com es-

taqueamento e bandeirolas numeradas

O carregamento e o transporte de mineacuterios satildeo feitos pela empresa

terceir izada O carregamento eacute feito por escavadeiras hidraacuteulicas EH

349D da caterpil lar que possui uma concha com capacidade de carregar

ateacute 31 msup3 de material uma lanccedila que juntamente com o braccedilo podem

alcanccedilar ateacute 6m de profundidade esteiras que lhe permite trafegar em

terrenos de d if iacuteceis acessos giro de 360ordm horaacuterio e anti -horaacuterio Eacute um

equipamento de porte meacutedio e tem capacidade de produzir ateacute 350 th

A f igura 10 mostra a escavadeira sobre a camada de mineacuterio realizando

o carregando no mesmo niacutevel do caminhatildeo o qual eacute visto jaacute cheio na

f igura 11

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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lthttpwwwabalorgbraluminiohistoria-do-aluminiogt Acesso em 14 mai 2015

ABPM Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas e Pesquisa Mineral BAUXITA Dispo-

niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

ALCOA Juruti Disponiacutevel em httpswwwalcoacombrasilptinfo_pageJu-

rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

Propriedades para Futuras Aplicaccedilotildees In International Workshop Advances in

Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

ii

Agrave Valquiacuteria (in memoriam) e Maria Joseacute

iii

AGRADECIMENTOS

Primeiramente a Deus por ser o Mentor da minha vida das minhas

realizaccedilotildees e sonhos e por nunca me desamparar mesmo sem que eu

mereccedila

Agrave minha querida avoacute Maria Joseacute que deu continuidade aos sonhos

de minha matildee

Agrave Luane por ter me ajudado e me compreendido nos momentos em

que precisei

Agrave Eline por ter me incentivado a participar da seleccedilatildeo do mestrado

Agrave minha famiacutelia e amigos que satildeo alicerces para nos motivar a con-

quistar e realizar sonhos contribuindo de alguma forma para que este

trabalho pudesse ser elaborado

Ao Professor Roberval por natildeo ter desistido de ser meu orientador

e ao professor Bruno que aceitou o desafio de ser meu co-orientador

Agrave Alcoa na pessoa do Engenheiro Ever Dias que propiciou a coleta

das amostras

A todos os meus mais sinceros a g r a d e c i m e n t o s

iv

ldquoPor que ningueacutem nos leva a seacuterio Soacute o nosso mineacuteriordquo Edmar Rocha

v

FERREIRA Andson P Caracterizaccedilatildeo Tecnoloacutegica do Rejeito da

Planta de Beneficiamento de Bauxita em Juruti- Paraacute 2016 67

paacuteginas Dissertaccedilatildeo de Mestrado em Recursos Naturais da Amazocircnia

Aacuterea de concentraccedilatildeo Bioprospecccedilatildeo e Manejo de Recursos Naturais

da Amazocircnia - Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Recursos Naturais da

Amazocircnia Universidade Federal do Oeste do Paraacute ndash UFOPA Santareacutem

2016

RESUMO

A necessidade de caracterizar tecnologicamente o rejeito da usina

de beneficiamento de Bauxita em Juruti-PA para identificar sua compo-

siccedilatildeo quiacutemica e mineraloacutegica levou agrave realizaccedilatildeo deste trabalho tendo em

vista que eacute necessaacuterio conhecer o que estaacute sendo gerado e em que quan-

tidade A preocupaccedilatildeo com os rejeitos de mineraccedilatildeo de bauxita veio agrave

tona com o rompimento de barragens em Miraiacute - Minas Gerais Esta

pesquisa foi feita atraveacutes da espect rometria de f luorescecircncia de raios-

x da difraccedilatildeo de raios-x e da anaacutelise teacutermica A espectrometria de

fluorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila de treze elementos quiacutemi-

cos ferro alumiacutenio siliacutecio titacircnio zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro Percebeu-se que as principais

fases mineraloacutegicas do rejeito satildeo representadas por gibbsita hema-

tita caulinita e anataacutesio Jaacute a anaacutelise teacutermica apontou que as mudanccedilas

de fase mais significativas soacute ocorrem com uma temperatura acima de

300 ordmC mostrando certa estabilidade teacutermica do rejeito Os resultados

demonstram que os componentes dos rejeitos do beneficiamento de bau-

xita em Juruti apresentam caracteriacutesticas apreciaacuteveis pela engenharia

civil apontando a possibilidade de seu uso para aumentar a resistecircncia

do concreto

Palavras-Chave Rejeitos de Mineraccedilatildeo Bauxita Juruti - PA

vi

FERREIRA Andson P Caracterizaccedilatildeo Tecnoloacutegica do Rejeito da

Planta de Beneficiamento de Bauxita em Juruti- Paraacute 2016 67 paacutegi-

nas Dissertaccedilatildeo de Mestrado em Recursos Naturais da Amazocircnia Aacuterea

de concentraccedilatildeo Bioprospecccedilatildeo e Manejo de Recursos Naturais da

Amazocircnia - Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Recursos Naturais da Ama-

zocircnia Universidade Federal do Oeste do Paraacute ndash UFOPA Santareacutem

2016

ABSTRACT

The need for technologically characterize the waste from bauxite

processing plant in Juruti-PA to identify with your position-chemical and

mineralogical led to this work with a view that is necessary to know what

is being generated and how much Concern about the bauxite mining

waste came up with the breaking of dams in Miraiacute -Gerais Gerais This

research was done by fluorescence spectrometry x-rays the x-ray diffrac-

tion and thermal analysis The x-ray fluorescence spectrometry indicated

the presence of thirteen chemical elements iron aluminum silicon tita-

nium zirconium calcium vanadium potassium chromium sulfur cobalt

niobium and chlorine It is noticed that the main mineralogical phases of

the waste are represented by gibbsite hemat ite kaolinite and anatase

The thermal analysis showed that the phase changes most signifi -tive only

occur at a temperature above 300 degC showing some of the waste heat

stability The results demonstrate that the components of the Juruti baux-

ite beneficiation rejects exhibit appreciable characteristics of civil engi-

neering pointing to the possibility of its use to increase the strength of

concrete

Key Words Mining Tailings Bauxite Juruti - PA

vii

SUMAacuteRIO Paacuteg

1 INTROCcedilAtildeO GERAL 01

11 Generalidades 01

12 Objetivos 02

13 Problemaacutetica 02

14 Hipoacutetese 03

15 Justif icativa 04

16 Revisatildeo Bibl iograacutef ica 05

161 A Bauxita 05

162 Gecircnese da Bauxita Amazocircnica 08

163 A Importacircncia Econocircmica da Bauxita 11

164 A Lavra da Bauxita em Juruti -PA 14

165 O Beneficiamento da Bauxita em Jurut i -PA 23

166 A Barragem de Rejeito 29

2 MATERIAIS E MEacuteTODOS 34

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo 34

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras 35

23 Teacutecnicas e Equipamentos 36

3 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 38

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios -X 38

32 Difratometria de Raios-X 42

33 Anaacutelise Teacutermica helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

4 CONCLUSAtildeO 51

REFEREcircNCIAS 53

viii

LISTA DE TABELAS

Paacuteg

Tabela 01 Produccedilatildeo Brasileira de Bauxita por Empresa em 2013 11

Tabela 02 Municiacutepios Brasileiros Produtores de Bauxita em 2015 12

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013 13

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013 14

Tabela 05 Cronograma de Amostragem 35

Tabela 06 Resultados da EFRX 38

ix

LISTA DE FIGURAS Paacuteg

Figura 01 Perf il Litoloacutegico da Mina de Jurut i 15

Figura 02 Esquema da Lavra Strip Mining 16

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada 17

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras 18

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6 18

Figura 06 Carregamento do Topsoil 19

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil 19

Figura 08 Decapeamento com TE D11 20

Figura 09 Escarif icaccedilatildeo com TE D11 21

Figura 10 Carregamento da Bauxita 22

Figura 11 Caminhatildeo com Bauxita 22

Figura 12 Etapas da lavra da Bauxita 23

Figura 13 Fluxograma do Beneficiamento da Bauxita em Jurut i 24

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio 24

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada 25

Figura 16Trommel 26

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo 27

Figura 18 Trem da Mina Jurut i 28

Figura 19 Embarque da Bauxita 28

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i 29

Figura 21 Lagoa de Sedimentaccedilatildeo 30

Figura 22 Barragem de Rejeito 30

Figura 23 Rio Contaminado com Rejeito de Bauxita 31

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Beneficiamento da Alcoa 32

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Jurut i 34

Figura 26 Difratogramas com Identif icaccedilatildeo dos P icos 43

Figura 27 Anaacutelise Termal 48

1

I

INTRODUCcedilAtildeO GERAL

11 Generalidades

O alumiacutenio eacute um metal cada vez mais necessaacuterio para o ser hu-

mano pois possui inuacutemeras aplicaccedilotildees e por isso sua demanda se man-

tem em alta haacute vaacuterios anos A uacutenica fonte economicamente viaacutevel de

alumiacutenio eacute a bauxita que tem o oacutexido de alumiacutenio como seu principal

componente Suas reservas mundiais satildeo 29 bilhotildees de toneladas das

quais 36 bilhotildees estatildeo no Brasil o que deixa o paiacutes com a terceira maior

reserva atraacutes de Guineacute e Austraacutelia (QUARESMA 2015)

Em 2013 a produccedilatildeo nacional de bauxita alcanccedilou 338 milhotildees de

toneladas deixando o Brasil como o quarto produtor mundial De acordo

com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral (DNPM) o Paraacute eacute

responsaacutevel por 865 da produccedilatildeo do paiacutes tendo nos municiacutepios de

Oriximinaacute Paragominas Jurut i e Terra Santa suas minas ativas que pro-

duzem cerca de 2924 milhotildees de toneladas anuais (DNPM 2016)

De acordo com Quaresma (2015) a recuperaccedilatildeo maacutessica da bauxita

eacute em meacutedia 70 Como 30 da bauxita lavrada eacute descartada durante

o processo de beneficiamento o Brasil gera anualmente cerca de 145

milhotildees de toneladas de rejeito do mineacuterio Esse material eacute armazenado

em grandes bacias de rejeitos o que gera um e levado custo em trans-

porte armazenamento e monitoramento para atender agraves normas ambi-

entais vigentes Em Minas Gerais dois casos de rompimento dessas bar-

ragens na cidade de Miraiacute (em 2006 e 2007) chamaram a atenccedilatildeo para

esse rejeito

O Departamento de Produccedilatildeo responsaacutevel pelo controle de quali-

dade na mineraccedilatildeo de bauxita em Juruti se preocupa em assegurar os

padrotildees exigidos pelos clientes que em geral incluem teores de alumina

ferro e siacutel ica aleacutem de umidade Entretanto ainda haacute uma carecircncia no

estudo e caracterizaccedilatildeo do rejeito produzido durante o processo de be-

neficiamento da bauxita

2

Neste trabalho eacute descrita pela primeira vez a caracterizaccedilatildeo tecno-

loacutegica de rejeitos da lavagem da bauxita coletados na bacia de rejeito

da usina de beneficiamento da mina de Jurut i (Paraacute) tendo em vista que

ateacute entatildeo apenas a lama vermelha tem sido alvo de estudos Para isso

foram util izadas as seguintes teacutecnicas analiacutet icas espectrometria de f lu-

orescecircncia de raios-x (EFRX) e difratometria de raios-x (DRX) Com os

resultados obtidos pretende-se contribuir com informaccedilotildees teacutecnicas

para estudos de importacircncia ambiental assim como reaproveitamento

destes materiais em aacutereas como a construccedilatildeo civi l

12 Objetivos

Os objetivos do trabalho foram divididos em objet ivos geral e

mais trecircs objet ivos especiacutef icos

121 Geral Caracterizar tecnologicamente o rejeito de bauxita da

mina de Jurut i-Pa

122 Especiacuteficos

Enumerar os elementos quiacutemicos maiores e traccedilos atraveacutes

da f luorescecircncia de raios-X

Identif icar as principais fases cristalinas por difraccedilatildeo de

raios-X

Complementar a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica das fases cris-

talinas e amorfas por transiccedilotildees de fases atraveacutes de anaacutelise teacutermica

13 Problemaacutetica

Em se tratando de atividade de extraccedilatildeo mineral as principais fon-

tes de degradaccedilatildeo satildeo a deposiccedilatildeo de material esteacuteri l e a deposiccedilatildeo

dos rejeitos decorrentes do processo de beneficiamento (IBRAM 1987)

O Conselho Nacional de Recursos Hiacutedricos (CNRH) define esteacuteri l

como qualquer material natildeo aproveitaacutevel como mineacuterio e descartado pela

operaccedilatildeo de lavra antes do beneficiamento em caraacuteter definit ivo ou tem-

poraacuterio Rejeito eacute definido como material descartado proveniente de

3

plantas de beneficiamento de mineacuterio (BRASIL 2002)

Em relaccedilatildeo ao esteacuteri l este natildeo apresenta problemas ambientais na

mineraccedilatildeo de bauxita pois a geraccedilatildeo desse resiacuteduo se daacute apenas

quando o mineacuterio precisa ser decapeado mas de maneira geral o esteacuteri l

de cobertura eacute depositado na proacutepria cava da qual o mineacuterio foi anteri-

ormente lavrado

O grande problema eacute a geraccedilatildeo de reje ito durante o beneficiamento

da bauxita Estes satildeo descartes de soacutelidos originados do overf low dos

hidrociclones com granulometria inferior a 400 mesh que satildeo armazena-

dos em barragem de rejeitos O ef luente eacute em forma de polpa (mistura

de soacutelido mineral e aacutegua) que geralmente contem 5 a 8 de soacutelidos

em peso e pH em torno de 70 (COELHO 2015)

A bacia de rejeito ou qualquer outro sistema de disposiccedilatildeo de re-

jeitos eacute uma estrutura de engenharia para contenccedilatildeo e deposiccedilatildeo de re-

siacuteduos originados de beneficiamento de mineacuterios captaccedilatildeo de aacutegua e

tratamento de ef luentes (BRASIL 2002) Os rejeitos de mineraccedilatildeo de

bauxita satildeo dispostos agrave superf iacutecie do terreno em locais preacute -seleciona-

dos e onde natildeo exista mineacuterio em subsuperfiacutecie ou em cavas antigas

Mesmo que os f inos da bauxita sejam de natureza soacutelida satildeo ori-

undos de um processo de lavagem resultando numa polpa ou seja o

rejeito de bauxita eacute inicialmente mais l iacutequido do que soacutelido

Assim a problemaacutetica levantada eacute qual os principais elementos

quiacutemicos e quais as principais fases mineraloacutegicas do rejeito de bauxita

da mina de Jurut i

14 Hipoacutetese

Levando-se em consideraccedilatildeo que a bauxita eacute composta basica-

mente de alumina (Al2O3) siacutel ica (SiO2) oacutexido de ferro (Fe2O3) e oacutexido

de titacircnio (TiO2) e que o processo de beneficiamento em Juruti envolve

apenas cominuiccedilatildeo (britagem) classif icaccedilatildeo (peneiramento e ciclona-

gem) lavagem (escrubagem) e f i lt ragem (f i lt ro prensa) eacute razoaacutevel espe-

rar que seu rejeito tambeacutem seja rico nesses mesmos componentes com

menor teor de alumina e maiores teores de siacutelica e ferro que no produto

f inal

4

Entretanto os demais oacutexidos que integram a bauxita satildeo muito va-

riados tanto em diversidade quanto em teores Aleacutem dos quatro oacutexidos

mais abundantes na bauxita espera -se encontrar no seu rejeito oacutexido de

caacutelcio (CaO) oacutexido de potaacutessio (K 2O) oacutexido de manganecircs (MnO) e oacutexido

de magneacutesio (MgO) em menores quantidades

15 Justificativa

O rejeito da bauxita na mina de Jurut i natildeo passa por qualquer anaacute-

lise ou tratamento antes de ser encaminhado para a bacia de rejeito onde

f ica depositado sem que haja nenhum monitoramento aleacutem daqueles re-

alizados na proacutepria estrutura da bacia de rejeito

Apesar de natildeo haver nenhum processo quiacutemico envolvido no be-

neficiamento da bauxita em Juruti isso natildeo garante que o rejeito gerado

natildeo represente perigo Os rejeitos de bauxita do Projeto Trombetas em

Oriximinaacute onde tambeacutem natildeo eacute usado qualquer processo quiacutemico causa-

ram alteraccedilotildees das caracteriacutest icas abioacuteticas e da estrutura das comuni-

dades de macroinvertebrados bentocircnicos 1 do Lago Batata (FONSECA e

ESTEVES 1999)

Estudos realizados em duas usinas de tratamento de bauxita da

Companhia Brasileira Alumiacutenio (CBA) em Minas Gerais por KURUSU et

al (2009) demonstraram que o rejeito ainda conteacutem grande quantid ade

de alumina sendo inclusive possivel seu reaproveitamento por meio da

f lotaccedilatildeo reversa

O primeiro passo para se encontrar uma alternativa para esses re-

siacuteduos eacute a sua caracterizaccedilatildeo Eacute necessaacuterio se definir o quecirc e quanto

estaacute sendo gerado quais suas caracteriacutest icas fiacutesico-quiacutemicas e quais as

possiacuteveis interaccedilotildees quiacutemicas Mesmo que nenhuma nova util idade seja

dada aos rejeitos conhececirc-los eacute importante tambeacutem para verif icar se

eles natildeo representam perigo para o meio ambiente

Por si soacute a necessidade de identif icar a composiccedilatildeo mineraloacutegica

do rejeito da bauxita justif ica a realizaccedilatildeo deste trabalho tendo em vista

1 Seres que se caracterizam por habitar o sedimento aquaacutetico ou sua superfiacutecie

5

que se precisa conhecer o que estaacute sendo gerado e em que quantidade

Mas haacute ainda a possibi l idade de se encontrar uma destinaccedilatildeo alternativa

para o rejeito contribuindo assim com a diminuiccedilatildeo do volume do mate-

rial descartado

16 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

Abordaremos a seguir alguns pontos que satildeo relevantes para

trabalho Iniciando com um breve histoacuterico do alumiacutenio e a gecircnese da

bauxita com foco no nos depoacutesitos amazocircnicos Em seguida discutiremos

a importacircncia econocircmica da bauxita da alumina e do alumiacutenio no Brasil

Posteriormente falaremos da lavra e do beneficiamento na mina da Alcoa

em Juruti com a f inalidade de explicar a origem do rejei to que eacute o objeto

de estudo deste trabalho Por f im abordaremos tanque de sedimentaccedilatildeo

e a barragem de rejeito destino f inal do rejeito

161 A Bauxita

Haacute oito mil anos na Peacutersia jaacute eram produzidos vasos com um tipo

de barro contendo oacutexido de alumiacutenio Trecircs mil anos depois egiacutepcios e

babilocircnios usavam uma substacircncia contendo alumina na fabricaccedilatildeo de

cosmeacuteticos e remeacutedios (ABAL 2015) Mas ateacute entatildeo natildeo se conhecia o

metal como o conhecemos hoje

Apesar de ser o terceiro metal mais abundante do p laneta2 o alu-

miacutenio natildeo eacute encontrado puro na natureza Seu mineacuterio mais comum eacute a

bauxita que recebeu esse nome por ter sido descoberta proacutexima agrave aldeia

de Lecircs Baux na Franccedila por Pierre Berthier em 1821 (SAMPAIO AN-

DRADE E DULTRA 20O5)

Em 1854 Henry Devil le obteve pela primeira vez o alumiacutenio por

via quiacutemica e no ano seguinte expocircs um lingote do metal que chamou a

atenccedilatildeo por ser muito mais leve que o ferro Jaacute o processo de obtenccedilatildeo

do alumiacutenio por meio da reduccedilatildeo eletroliacutet ica da alumina dissolvida em

banho fundido de criolita foi desenvolvido separadamente por Paul Louis

2 O Ferro eacute o primeiro (3463 - em massa) e o Magneacutesio eacute o segundo (127 - em massa) O Alumiacutenio

responde por 109 da massa do planeta (COSTA 1996)

6

Toussaint Heacuteroult na Franccedila e Charles Mart in Hall nos Estados Unidos

simultaneamente em 1886 (SERMETAL 2015)

Esse processo f icou conhecido como Hall -Heroacuteult e foi fundamental

para a induacutestria global de alumiacutenio Apesar de ter passado por vaacuterias

atualizaccedilotildees e ter algumas variaccedilotildees os princiacutepios do meacutetodo Hall -He-

roacuteult satildeo mantidos na induacutestria ateacute os dias de hoje

O Alumiacutenio eacute o elemento metaacutelico mais abundante na Crosta Con-

tinental (813 ) 3 e o terceiro elemento mais abundante na natureza logo

apoacutes o oxigecircnio e o sil iacutecio (em massa pois em volume o elemento mais

abundante eacute o Nitrogecircnio) Devido agrave elevada af inidade com o oxigecircnio

natildeo eacute costume encontrar o alumiacutenio como substacircncia elementar mas

sim em formas combinadas tais como oacutexidos ou sil icatos (COIMBRA

2015)

O processo para obtenccedilatildeo da alumina a partir da bauxita foi desen-

volvido e patenteado por Karl Josef Bayer em 1888 e se baseia na ele-

vada solubil idade dos minerais portadores de alumiacutenio em soluccedilatildeo com

soda caacuteustica De maneira bem resumida as etapas do processo Bayer

satildeo digestatildeo separaccedilatildeo da lama vermelha cristal izaccedilatildeo do hid roacutexido

de alumiacutenio e calcinaccedilatildeo (SILVA FILHO ALVES e DA MATA 2007)

Em meacutedia 5 t de bauxita precisam ser submetidas ao ataque de

014 t de soda caacuteustica para produzir 2 t de alumina que submetida a um

processo de reduccedilatildeo que consome em cerca 13000 kW produz 1 t de

alumiacutenio (MAacuteRTIRES 2011)

Em 2013 as reservas mundiais de bauxita eram de 29 bilhotildees de

toneladas 36 bi lhotildees de toneladas 124 das quais em solo brasileiro

com grande destaque para estado do Paraacute que possui os maiores depoacute-

sitos de bauxita metaluacutergica do paiacutes (SANTANA 2014) Segundo Maacutert i-

res (2001) cinco estados brasi leiros (Satildeo Paulo Paraacute Santa Catarina

Minas Gerais e Maranhatildeo) satildeo detentores de reservas de bauxita de grau

metaluacutergico Somente no estado de Paraacute encontram -se 908 dessas

reservas que quando somadas agraves reservas de Minas Gerais perfazem

983

3 O Ferro eacute menos abundantes na Crosta destacando-se no manto e no nuacutecleo do planeta O Magneacutesio

destaca-se no Manto e tambeacutem na Crosta Oceacircnica (Costa 1996)

7

A bauxita eacute o principal mineacuterio da regiatildeo Oeste do Paraacute sendo

explotada pela Mineraccedilatildeo Rio do Norte (MRN) nas minas de Porto Trom-

betas (Oriximinaacute e Terra Santa) e pela Aluminium Company of America

(ALCOA) na mina de Juruti (Juruti) Aleacutem disso a Norsh Hydro t ambeacutem

explota bauxita na cidade de Paragominas (Nordeste do estado) e a Vo-

torantim Metais pretende instalar um complexo para extrair o mineacuterio e

produzir alumina na cidade de Rondon do Paraacute (Sudeste do estado)

Para Sampaio e Neves (2002) o termo bauxita faz alusatildeo agrave rocha

bauxito a qual pode ter as seguintes constituintes principais a boehmita

AlOOH mais comum na Europa diaacutesporo AlO(OH) mais comum na Aacutesia

e a gibbsita Al(OH)3 mais comum em regiotildees de clima Tropical como nas

Ameacutericas do Sul e Central Esses minerais satildeo conhecidos como Oxi -

hidroacutexidos de Alumiacutenio Neste trabalho eacute uti l izado o termo bauxita refe-

rindo-se ao mineacuterio de alumiacutenio

Algumas bauxitas tecircm composiccedilatildeo que se aproxima agrave da gibbsita

todavia em sua maioria formam uma mistura contendo impurezas como

siacutel ica oacutexido de ferro t itacircnio e outros elementos Como consequecircncia a

bauxita natildeo eacute considerada uma espeacutecie mineral 4

De acordo com a aplicaccedilatildeo a bauxita eacute classif ica em metaluacutergica e

natildeo-metaluacutergica (refrataacuteria) A bauxita metaluacutergica eacute aplicada na obten-

ccedilatildeo da alumina que eacute transformada em alumiacutenio A bauxita natildeo -metaluacuter-

gica eacute usada principalmente na induacutestria de refrataacuterios mas sua aplica-

ccedilatildeo se daacute ainda em abrasivos cimentos argi losos induacutestria quiacutemica an-

tiderrapante retardador de chama soldas etc (SAMPAIO e NEVES

2002) Quimicamente a diferenccedila se daacute principalmente pelo teor de oacutexido

de ferro (Fe2O3) que na bauxita metaluacutergica chega a 30 enquanto na

natildeo-metaluacutergica natildeo passa de 5 No Brasil em torno de 92 da bauxita

apresenta altos teores de ferro sendo classif icadas como metaluacutergica

(QUARESMA 2015)

4 Espeacutecie Mineral Para ter essa denominaccedilatildeo eacute necessaacuterio ter as seguintes caracteriacutesticas Estado Soacutelido composiccedilatildeo quiacutemica definida estrutura interna na forma de arranjo geomeacutetrico organizado dos aacutetomos que os constituem origem inorgacircnica e natural A bauxita natildeo atende agrave 2ordf caracteriacutestica

8

As maiores empresas na explotaccedilatildeo de bauxita no mundo satildeo Co-

malco Alcan Alcoa Rio Tinto e BHP na Austraacutelia a CVG na Guineacute e a

MRN no Brasil Os dois maiores produtores de alumiacutenio do mundo satildeo

Estados Unidos e Canadaacute mesmo nenhum deles possuindo reservas de

bauxita sendo totalmente dependentes da importaccedilatildeo do mineacuterio

(IBRAM 2011)

Aleacutem da alumina outras fases tambeacutem podem estar presentes na

bauxita tais como quartzo (SiO2) hematita (Fe2O3) anataacutesio (TiO2) e

caulinita (Al2SiO5) Dessa forma a composiccedilatildeo quiacutemica de amostras des-

tes mineacuterios se destaca por apresentar elevado teor de alumiacutenio (Al)

acompanhado por ferro (Fe) si l iacutecio (Si) e t itacircnio (Ti) Outros eleme ntos

costumam estar presentes poreacutem em quantidades menores como Caacutelcio

(Ca) Potaacutessio (K) Manganecircs (Mn) e Magneacutesio (MgO Menos abundan-

tes ocorrem ainda Boro (B) Baacuterio (Ba) Beriacutel io (Be) Cobalto (Co)

Cromo (Cr) Cobre (Cu) Liacutet io (Li) Molibdecircnio (Mo) Chumbo (Pb) Esta-

nho (Sn) Estrocircncio (Sr) Vanaacutedio (V) Iacute trio (Y) Zinco (Zn) e Zircocircnio (Zr)

como elementos traccedilos ou seja na escala de parte por milhatildeo (ppm)

(SILVA e OLIVEIRA 1992)

Um trabalho mais recente de Leonardi Ladeira e Santos (2010)

com perf is bauxiacuteticos no sudeste do Brasil (Minas Gerais e Satildeo Paulo)

inclui ainda como seus possiacuteveis componentes Pentoacutexido de Foacutesforo

(P2O5) Oacutexido de Soacutedio (Na2O) Gaacutelio (Ga) Nioacutebio (Nb) Rubiacutedio (Rb) e

Toacuterio (Th) todos em ppm

Deve-se ressaltar que haacute outros minerais com alto teor de alumiacutenio

na natureza como a alunita (KAl 3(OH)6(SO4)2 e anort i ta (CaAl2Si2O8)

(SAMPAIO ANDRADE e DUTRA 2005) poreacutem a obtenccedilatildeo de alumiacutenio

a partir desses minerais seria muito cara inviabilizando economicamente

o processo

162 Gecircnese da Bauxita Amazocircnica

A concentraccedilatildeo de elementos quiacutemicos ou minerais acima da abun-

dacircncia normal da crosta terrestre formado por processos geoloacutegicos eacute

denominada depoacutesito mineral (CAVALTI NETO e ROCHA 2010) Os de-

poacutesitos contecircm minerais de mineacuterio que no caso da bauxita eacute a alumina

9

Os depoacutesitos de bauxita da regiatildeo amazocircnica satildeo formados a partir de

processos superf iciais especif icamente em depoacutesitos residuais Esses

depoacutesitos satildeo formados por processos intempeacutericos que atuam tra nsfor-

mando ou concentrando minerais originando assim as jazidas lateriacutet icas

(BIONDI 2004)

A Concentraccedilatildeo de minerais primaacuterios ocorre pela acumulaccedilatildeo re-

lativa do mineral de interesse Eacute o caso do foacutesforo na apatita do ni oacutebio

no pirocloro e do cromo na cromita No caso da formaccedilatildeo de novos

minerais ocorre a destruiccedilatildeo do mineral primaacuterio e formaccedilatildeo de outro

mineral Como exemplo temos a hematita (ferro) anataacutesio (t itacircnio) e a

gibbsita (alumiacutenio) (GIANNINI 2000)

O intemperismo pode ser de trecircs tipos f iacutesico bioloacutegico ou quiacute-

mico O intemperismo fiacutesico causa a fragmentaccedilatildeo da rocha sem promo-

ver mudanccedilas quiacutemicas e ocorre devido a variaccedilotildees no niacutevel de pres-

sotildees que levam agrave fadiga do material O intemperismo bioloacutegico eacute cau-

sado pela accedilatildeo de vegetais a traveacutes da accedilatildeo desagregadora de aacutecido

huacutemico que eacute uma soluccedilatildeo aacutecida resultante da extraccedilatildeo de componentes

orgacircnicos do solo ou do subsolo normalmente huacutemus por soluccedilotildees

aquosas percolantes (LEMES 2014)

Jaacute os processos que levam ao intemperismo quiacutemico satildeo aqueles

que por meio de reaccedilotildees quiacutemicas resultam na decomposiccedilatildeo da estru-

tura dos minerais sendo muito importantes em regiotildees de clima tropical

uacutemido Processos quiacutemicos que atuam sobre os minerais constituintes

das rochas dissoluccedilatildeo oxidaccedilatildeo reduccedilatildeo oxirreduccedilatildeo hidrataccedilatildeo l ixi-

viaccedilatildeo e troca de iacuteons Os fatores envolvidos satildeo faci l idade de acesso

da aacutegua e do ar no material rochoso reatividade do maciccedilo rochoso em

relaccedilatildeo agrave aacutegua grau de agressividade da aacutegua e tempo (LEMES 2014)

Somente o intemperismo quiacutemico eacute capaz de concentrar metais

Ele ocorre porque todos os principais minerais em rochas iacutegneas e me-

tamoacuterf icas e alguns minerais de rochas sedimentares satildeo instaacuteveis na

superfiacutecie da Terra Esses minerais se alteram para novos minerais

estaacuteveis os mais comuns satildeo os argilo -minerais principalmente cauli-

nita montmori l lonita e il ita Satildeo acompanhados por vaacuterios oacutexidos e hi-

10

droacutexidos part icularmente aqueles de ferro alumiacutenio e t i tacircnio Isso ex-

plica a presenccedila desses elementos na baux ita e tambeacutem no seu rejeito

(GIANNINI 2000)

A bauxita se forma em regiotildees tropicais e subtropicais por accedilatildeo

do intemperismo quiacutemico sobre rochas aluminossil icaacutet icas Apesar de ser

frequentemente descrita como um mineacuterio de alumiacutenio a bauxita natildeo eacute

uma espeacutecie mineral propriamente dita mas um material heterogecircneo

formado de uma mistura de hidroacutexidos de alumiacutenio hidratados

([AlOx(OH)3-2x] 0ltxlt1) contendo impurezas A proporccedilatildeo de gibbsita

boehmita e diaacutesporo varia dependendo da localizaccedilatildeo geograacutefica do mi-

neacuterio (JESUS 2011) No Brasil a gibbisita eacute o mineral mais comum na

bauxita

O mineral fonte da gibbsita eacute o feldspato potaacutessio que sob a accedilatildeo

da aacutegua e do aacutecido carbocircnico (ambos geralmente oriundos das chuvas)

reage formando a caulinita o bicarbonato a siacutel ica e l iberando iacuteons de

potaacutessio conforme descrito na equaccedilatildeo abaixo

2KAlSi3O8(s) + 2H2CO3(aq) + H2O = Al2Si2O5(OH)4(s) + 2K+(aq) + K-Feldspato Aacutecido Carbono Aacutegua Caul in i ta Iacuteons Potaacutessio

2HCO3-(aq) + 4SiO2(aq) (i) Bicarbonato Siacute l ica

O Alumiacutenio nessa reaccedilatildeo f ica retido nos minerais argilosos residu-

ais e oacutexidos A extraccedilatildeo de alumiacutenio de si l icatos eacute economicamente pro-

ibit iva entretanto em climas tropicais como na Amazocircnia paraense a

grande disponibi l idade de aacutegua permite o desenvolvimento intenso do

intemperismo quiacutemico de tal forma que a siacutel ica eacute removida da caulinita

e um hidroacutexido de alumiacutenio permanece como resiacuteduo Por isso o depoacutesito

eacute denominado residual (BIONDI 2004)

Se parte da massa da rocha original eacute perdida em soluccedilatildeo durante

o intemperismo a concentraccedilatildeo de Alumiacutenio aumenta ateacute que quantida-

des econocircmicas sejam ating idas no resiacuteduo Dessa forma a caulinita

reagindo com a aacutegua forma a gibbsita e o oacutexido de si l iacutecio conforme re-

presentado na equaccedilatildeo abaixo

11

Al2Si2O5(OH)4(s) + H2O = 2Al(OH)3(s) + 2SiO2(aq) ( i i) Caul ini ta Aacutegua Gibbs i ta Oacutexido de Si l iacutec io

Na praacutetica o produto f inal do intemperismo natildeo eacute o hidroacutexido puro

mas uma mistura de oacutexidos e hidroacutexidos de alumiacutenio com composiccedilatildeo

meacutedia de Al(OH)3 que eacute a Gibbsita (BIONDI 2004) As quantidades das

principais impurezas presentes na bauxita variam com a regiatildeo de ori-

gem causando alteraccedilotildees no aspecto f iacutesico do mineacuterio que pode variar

de um soacutelido marrom-escuro ferruginoso ateacute um soacutelido de cor creme

duro e cristal ino (CONSTANTINO et al 2002)

163 Importacircncia Econocircmica da Bauxita no Brasil

De acordo com Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas de Pesquisa

Mineral (ABPM) os maiores produtores mundiais de bauxita satildeo Austraacute-

lia Indoneacutesia China e Brasil com 30 19 15 e 13 respectiva-

mente do total anual de 260 milhotildees de toneladas (ABPM 2014)

Em 2013 o Brasil produziu 338 milhotildees de toneladas Desse total

a distribuiccedilatildeo por empresa estaacute representada na tabela 01

Tabela 01 Produccedilatildeo Brasileira de Bauxita por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

MRN 173 512 Norsk Hydro 75 222 Alcoa 55 163 VotorantimmdashCBA 29 86 Outras 06 17 TOTAL 338 1000

Fonte ABAL 2014

Vale ressaltar que os dados de produccedilatildeo de bauxita atendem ao

criteacuterio base uacutemida Isso tem a f inal idade de tornaacute-los comparaacuteveis aos

divulgados por vaacuterias fontes Especif icamente no ano de 2013 o teor

meacutedio de umidade da bauxita foi da ordem de 12

Os nuacutemeros de 2013 apontam que a produccedilatildeo nacional de bauxita

apresentou uma leve queda de 18 em relaccedilatildeo ao ano anterior A esta-

bil idade da produccedilatildeo pode ser explicada pela demanda constante e ao

12

custo de energia eleacutetrica tendo em vista que o setor eacute um grande con-

sumidor de energia eleacutetr ica para a produccedilatildeo de alumiacutenio primaacuterio (SAN-

TANA 2014)

O estado do Paraacute continuou sendo o maior produtor nacional do

mineacuterio em 2013 com mais de 29 milhotildees de toneladas de bauxita pro-

duzidas o que representa um percentual de 865 da produccedilatildeo brasi-

leira (SANTANA 2014) Os trecircs municiacutepios paraenses que produziram o

mineacuterio naquele ano foram Oriximinaacute (MRN) Paragominas (Norsk Hydro -

Mineraccedilatildeo Paragominas) e Jurut i (Alcoa)

A part ir de 2014 o projeto Trombetas da Mineraccedilatildeo Rio do Norte

situado no municiacutepio de Oriximinaacute passou a lavrar bauxita em minas

localizadas no municiacutepio de Terra Santa - PA mas o beneficiamento con-

tinua ocorrendo em Porto Trombetas elevando para quatro o nuacutemero de

municiacutepios produtores de mineacuterio de alumiacutenio no Paraacute

Aleacutem do Paraacute a bauxita eacute lavrada em Minas Gerais Satildeo Paulo

Santa Catarina Goiaacutes e Espiacuterito Santo Os 20 municiacutepios produtores de

bauxita nesses 6 estados estatildeo na tabela 02

Tabela 02

Ord Municipio UF CFEM(R$)

01 Paragominas PA 2899298704 02 Oriximinaacute PA 2659403701 03 Terra Santa PA 1547752217 04 Juruti PA 1361088670 05 Satildeo Sebastiatildeo da Vargem Alegre MG 185888440 06 Divinolacircndia SP 59038496 07 Miraiacute MG 43356891 08 Barro Alto GO 34995187 09 Santa Baacuterbara MG 16018373 10 Santa Rita do Novo Destino GO 30831728 11 Poccedilos de Caldas MG 34662671 12 Lavrinhas SP 25233345 13 Correia Pinto SC 14077688 14 Caldas MG 13119314 15 Andradas MG 4217475 16 Itamarati de Minas MG 1251590 17 Senador Amaral MG 1145099 18 Rosaacuterio da Limeira MG 170651 19 Paracatu MG 25872 20 Afonso Claacuteudio ES 12196

TOTAL Fonte DNPM 2016

13

De acordo com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral

(DNPM) em 2015 a mineraccedilatildeo paraense de bauxita recolheu CFEM no

valor de R$ 8467543292 Desse montante Jurut i contribuiu com R$

1361088670 equivalente a 16 do total Levando-se em consideraccedilatildeo

que 65 do valor recolhido satildeo repassados diretamente para o municiacutepio

produtor Jurut i fez jus a R$ 884707635 em 2015 meacutedia de R$

73725636 ao mecircs

Do total da bauxita comercial cerca de 90 eacute usada para a produ-

ccedilatildeo metaluacutergica da cadeia do alumiacutenio (alumina e alumiacutenio primaacuterio) e

o restante 10 usadas para outros f ins como refrataacuterio abrasivo ci-

mentos argilosos velas de igniccedilatildeo quiacutemica (sulfato de alumiacutenio) e ou-

tros (QUARESMA 2015) No Brasil esse percentual chega a 95

A produccedilatildeo nacional de Alumina em 2013 foi de 994Mt distribuiacuteda

em 6 grandes empresas AlunorteNorsk Hydro (Barcarena - PA) Alcoa

(Satildeo Luiacutes - MA e Poccedilos de Caldas - MG) BHP Bill iton (Satildeo Luiacutes - MA)

VotorantimCBA (Alumiacutenio - SP) Alcan (Satildeo Luiacutes - MA) e Hindalco (Ouro

Preto - MG) A produccedilatildeo eacute vista na tabela 03

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

AlunorteNorsk Hydro 5377 541 Alcoa 2186 220 BHP Billiton 1239 124 Votorantim-CBA 0792 80 Outras (Alcan e Hindalco) 0347 35 TOTAL 9941 1000

Fonte ABAL 2015

O estado do Paraacute com a AlunorteNorsk Hydro tambeacutem lidera o

Ranking na produccedilatildeo de Alumina com 541 sendo que empresa locali-

zada em Barcarena recebe bauxita da Norsk Hydro e tambeacutem da MRN

Jaacute a bauxita de Juruti eacute levada para Satildeo Luiacutes no Maranhatildeo estado

que natildeo possui mina de bauxita mas responde por 344 da produccedilatildeo

de alumina no complexo Alumar das empresas Alcoa e BHP Bill iton

Jaacute a Votorantim-CBA localizada em no estado de Satildeo Paulo res-

ponde por 8 da alumina brasileira enquanto Alcan e Hindalco em Minas

Gerais produzem 35 Isso se deve ao fato de a maioria da bauxita de

14

Minas Gerais ser do tipo refrataacuteria o mesmo ocorrendo em Santa Cata-

rina e Goiaacutes esses uacutelt imos que natildeo produzem alumina

Apenas cinco empresas produzem alumiacutenio primaacuterio no paiacutes Voto-

rantim-CBA (Alumiacutenio - SP) Albras (Barcarena - PA) Alumar (Satildeo Luiacutes

- MA) Alcoa (Poccedilos de Caldas - MG) e Novelis (Ouro Preto - MG) A

unidade de reduccedilatildeo do consoacutercio Alumar tem como principais acionistas

as empresas Alcoa Alumiacutenio SA e BHP Bil l iton Metais SA A dis tribui-

ccedilatildeo da produccedilatildeo de alumiacutenio por empresa estaacute na tabela 04

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (1000t) Participaccedilatildeo ()

Votorantim-CBA 4133 317 Albras 4055 311 Alumar 3651 280 Alcoa 782 60 Novelis 417 32 TOTAL 13038 1000

Fonte ABAL 2015

Como grande parte da alumina produzida no Paraacute e no Maranhatildeo

satildeo exportadas estes satildeo o segundo e o terceiro estado na produccedilatildeo de

alumiacutenio respectivamente sendo Satildeo Paulo o maior produtor do Brasil

Natildeo por acaso a Votorantim-CBA estaacute localizada na cidade de Alumiacutenio

- SP

164 A Lavra da Bauxita em Juruti - PA

Para se entender como ocorre a lavra eacute necessaacuterio conhecer o

perf i l do corpo mineral izado da mina A bauxita em Jurut i estaacute localizada

numa profundidade de 25m a 185m sendo um corpo mineral de origem

sedimentar que tem no maacuteximo 6m de espessura O perf i l l i toloacutegico da

mina de Jurut i eacute apresentado na f igura 01

15

Figura 01 Perf i l L i to loacutegico da Mina de Jurut i Fonte ALCOA apud AMARAL 2015

O horizonte abaixo do solo orgacircnico eacute argi loso de coloraccedilatildeo ama-

relada denominada argila belterra formada basicamente por caulinita e

gibbsita Trata-se de uma camada altamente porosa e permeaacutevel apesar

de se argi losa Sua espessura pode variar de 1 a ateacute 12 m (ALCOA apud

AMARAL 2015)

A camada de bauxita nodular eacute formada por estruturas na forma de

noacutedulos com tamanhos entre 05 e 2 cm presos em uma matriz argi losa

similar agrave da cobertura Os noacutedulos podem ser mais aluminosos ou mais

ferruginosos dependendo da altura em que se localiza no perf i l Quanto

maior a profundidade mais ferruginosos eles seratildeo Estatildeo sendo reali-

zados estudos para procurar meacutetodos de concentraccedilatildeo que viabil izem

seu aproveitamento econocircmico A espessura desta camada pode chegar

a 3 m (BRELAZ 2013)

O horizonte seguinte eacute de laterita tambeacutem denominada bauxita fer-

ruginosa onde o elevado teor de fer ro confere uma coloraccedilatildeo escura

Apresenta noacutedulos maiores que podem formar grandes agregados

quando cimentados por oacutexidos de ferro A espessura desta camada eacute

bastante variaacutevel podendo ter de alguns centiacutemetros a 3m (SOUZA

2014)

Na camada de bauxita maciccedila eacute onde ocorre a maior concentraccedilatildeo

16

de gibbsita Haacute tambeacutem a presenccedila tanto de oacutexidos de ferro como de

caulinita mas em uma proporccedilatildeo muito menor Quartzo pode ser encon-

trado mais proacuteximo da zona ferruginosa O topo desta camada eacute mais

massivo e conteacutem pouca argi la Agrave medida que aumenta a profundidade

a camada deixa de ser massiva e passa a se apresentar em blocos com

preenchimento de argi la entre eles Esta camada varia de 35 a 6m

(SOUZA 2014)

No horizonte inferior tem-se a presenccedila de material argi loso e

ainda gibbsita e jaacute natildeo possui importacircncia econocircmica denominado argi la

variegada

A lavra de bauxita em Jurut i eacute feita de modo tradicional a ceacuteu

aberto com a recuperaccedilatildeo da aacuterea sendo feita contemporaneamente com

a extraccedilatildeo do mineacuterio meacutetodo conhecido como lavra em tiras ou strip

mining Nesse meacutetodo a lavra progride por meio de uma seacuterie de corte s

paralelos na forma de trincheiras profundas denominadas de tiras

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material O pro-

cesso eacute realizado esquematicamente conforme a f igura 02

Figura 02 Esquema da lavra strip mining Fonte Souza 2014

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material Na f igura

03 eacute possiacutevel ver uma tira pronta para ser lavrada

17

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada Fonte BRELAZ 2013

A lavra da mina de Jurut i tem a seguinte sequecircncia

a supressatildeo vegetal

b remoccedilatildeo do solo orgacircnico

c decapeamento

d desmonte mecacircnico

e carregamento e

f transporte

Atualmente a exploraccedilatildeo da bauxita em Jurut i acontece em quatro

frentes de lavra todas no platocirc Capiranga Todo mineacuterio vindo das dife-

rentes frentes de lavra passa pelo processo de blendagem isso acontece

devido variaccedilotildees de teores de cada tira

A supressatildeo vegetal consiste no desmatamento de uma aacuterea e em

seguida carregamento a vegetaccedilatildeo destinando-a para sua util izaccedilatildeo f inal

de acordo com as normas ambientais Na mina de juruti a supressatildeo

vegetal eacute realizada por empresas terceir izadas Realiza -se previamente

o afugentamento e captura da fauna e posteriormente o manejo da f lora

para o ref lorestamento da aacuterea minerada

Esta atividade eacute realizada com operadores de moto serra que satildeo

encarregados de cortar arvores de meacutedio e grande porte (Diacircmetro na

Altura do Peito gt 80 cm) e executar o retalhamento das mesmas trans-

formando-as em toras Na f igura 04 eacute possiacutevel verif icar o trabalho dos

operadores de motosserra

18

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras

Fonte AMARAL 2015

Em seguida satildeo ut il izados tratores de es teiras D61 da Komatsu

(f igura 05) para a l impeza da aacuterea desmatada e escavadeiras que auxi-

l iam no carregamento da galhada em caminhotildees que transportam este

material para os depoacutesitos de esteacuteri l que satildeo locais estrateacutegico s de re-

conformaccedilatildeo de aacutereas degradadas com a atividade de lavra

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6

Fonte SOUZA 2014

Na mina de Juruti as galhadas satildeo depositadas no fundo das cavas

para auxiliar na revegetaccedilatildeo de aacutereas jaacute lavradas Jaacute as toras de madei-

ras satildeo transportadas usando-se carregadeiras de rodas WA200 Koma-

tsu e caminhatildeo madeireiro 2423 da Mercedes Bens para serem estoca-

das e direcionadas para o processo f inal junto aos oacutergatildeos competentes

A etapa de Remoccedilatildeo do solo orgacircnico compreende a retirada da

primeira camada do solo de coloraccedilatildeo escura com uma espessura apro-

ximada de 30 cm rica em nutrientes Util iza -se escavadeiras PC400 e

19

caminhotildees basculantes Scania P420 A f igura 06 mostra o momento do

carregamento do caminhatildeo

Figura 06 Carregamento do Topsoil

Fonte AMARAL 2015

O topsoil removido eacute transportado para cima do esteacuteril que foi re-

movido da t ira que jaacute foi lavrada para reconformaccedilatildeo da aacuterea degradada

com o objet ivo de que este solo orgacircnico (r ico em nutriente e contendo

sementes de aacutervores nativas raiacutezes galhos troncos e etc) recomponha

o solo e as aacutervores nativas cresccedilam novamente fazendo um ref loresta-

mento natural meacutetodo chamado de ldquomatildeo de Deusrdquo

Na f igura 07 foi destacado a camada de solo orgacircnico que foi de-

volvido para a aacuterea jaacute minerada Eacute possiacutevel perceber ainda que jaacute haacute

vegetaccedilatildeo oriunda do ref lorestamento natural

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil

Fonte SOUZA 2014

O decapeamento compreende a remoccedilatildeo da camada de esteacuteril que

varia entre 10 e 12 m de espessura A remoccedilatildeo do esteacuteri l eacute feita pela

20

empresa terceirizada UampM para isso ela conta com 04 tratores de estei-

ras TE D11 TCD (para decapeamento das tiras) com capacidade de re-

mover ateacute 44 msup3 de argila por laminada 01 trator de esteiras TE D9 T 01

trator de esteiras TE D6R (para reconformaccedilatildeo do esteacuteri l e apoio) 01

escavadeira EH 365 D com capacidade de movimentar ateacute 45 msup3 por

ciclo 01 escavadeira EH 349D com capacidade de movimentar ateacute 31

msup3 por ciclo (todas da CATERPILLAR) 07 caminhotildees basculante 4844

da Mercedes Bens com capacidade de transportar ateacute 17 msup3 por ciclo

01 moto niveladora para apoio 01 caminhatildeo comboio para abasteci-

mento dos equipamentos e 01 caminhatildeo pipa para umectaccedilatildeo das vias

(AMARAL 2015)

A liberaccedilatildeo do mineacuterio soacute acontece apoacutes a remoccedilatildeo da camada de

laterita Toda laterita removida eacute empurrada para aacuterea de bota fora e

tambeacutem util izada na construccedilatildeo conformaccedilatildeo e manutenccedilatildeo de vias de

acessos principais e intermediaacuterios que servem de traacutefego para maqui-

nas caminhotildees e caminhonetes A maior parte do esteacuteril eacute removida com

a lacircmina dos tratores processo esse que pode ser visto na f igura 0 8

Figura 08 Decapeamento com TE D11

Fonte AMARAL 2015

O desmonte da camada de bauxita eacute realizado no meacutetodo mecacircnico

tambeacutem com tratores TE D11 com auxil io um dispositivo em forma de

gancho denominado ldquo ripperrdquo que f ica acoplado na parte traseira do equi-

pamento que em contato com a rocha eacute capaz fragmentaacute-la Esse pro-

cesso eacute conhecido como escarif icaccedilatildeo A etapa de desmonte do mineacuterio

21

gera matacotildees que devem atender ao topsize (tamanho da capacidade

do britador) da planta que corresponde no a 12 m A f igura 09 mostra

um ripper f incado no mineacuterio realizando a escarif icaccedilatildeo

Figura 09 Escar if icaccedilatildeo com TE D11

Fonte AMARAL 2015

A tira em geral mede 200 m de comprimento e 25 m de largura e eacute

constituiacuteda de uma soacute bancada contendo de 07 ou 08 blocos (25 m X 25

m) As tiras possuem um padratildeo de nomenclatura na ordem alfabeacutetica

que vai de A a Z que satildeo demarcadas pela topografia no local com es-

taqueamento e bandeirolas numeradas

O carregamento e o transporte de mineacuterios satildeo feitos pela empresa

terceir izada O carregamento eacute feito por escavadeiras hidraacuteulicas EH

349D da caterpil lar que possui uma concha com capacidade de carregar

ateacute 31 msup3 de material uma lanccedila que juntamente com o braccedilo podem

alcanccedilar ateacute 6m de profundidade esteiras que lhe permite trafegar em

terrenos de d if iacuteceis acessos giro de 360ordm horaacuterio e anti -horaacuterio Eacute um

equipamento de porte meacutedio e tem capacidade de produzir ateacute 350 th

A f igura 10 mostra a escavadeira sobre a camada de mineacuterio realizando

o carregando no mesmo niacutevel do caminhatildeo o qual eacute visto jaacute cheio na

f igura 11

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

ABAL Associaccedilatildeo Brasileira do Alumiacutenio Histoacuteria do Alumiacutenio Disponiacutevel em

lthttpwwwabalorgbraluminiohistoria-do-aluminiogt Acesso em 14 mai 2015

ABPM Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas e Pesquisa Mineral BAUXITA Dispo-

niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

ALCOA Juruti Disponiacutevel em httpswwwalcoacombrasilptinfo_pageJu-

rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

Propriedades para Futuras Aplicaccedilotildees In International Workshop Advances in

Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

iii

AGRADECIMENTOS

Primeiramente a Deus por ser o Mentor da minha vida das minhas

realizaccedilotildees e sonhos e por nunca me desamparar mesmo sem que eu

mereccedila

Agrave minha querida avoacute Maria Joseacute que deu continuidade aos sonhos

de minha matildee

Agrave Luane por ter me ajudado e me compreendido nos momentos em

que precisei

Agrave Eline por ter me incentivado a participar da seleccedilatildeo do mestrado

Agrave minha famiacutelia e amigos que satildeo alicerces para nos motivar a con-

quistar e realizar sonhos contribuindo de alguma forma para que este

trabalho pudesse ser elaborado

Ao Professor Roberval por natildeo ter desistido de ser meu orientador

e ao professor Bruno que aceitou o desafio de ser meu co-orientador

Agrave Alcoa na pessoa do Engenheiro Ever Dias que propiciou a coleta

das amostras

A todos os meus mais sinceros a g r a d e c i m e n t o s

iv

ldquoPor que ningueacutem nos leva a seacuterio Soacute o nosso mineacuteriordquo Edmar Rocha

v

FERREIRA Andson P Caracterizaccedilatildeo Tecnoloacutegica do Rejeito da

Planta de Beneficiamento de Bauxita em Juruti- Paraacute 2016 67

paacuteginas Dissertaccedilatildeo de Mestrado em Recursos Naturais da Amazocircnia

Aacuterea de concentraccedilatildeo Bioprospecccedilatildeo e Manejo de Recursos Naturais

da Amazocircnia - Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Recursos Naturais da

Amazocircnia Universidade Federal do Oeste do Paraacute ndash UFOPA Santareacutem

2016

RESUMO

A necessidade de caracterizar tecnologicamente o rejeito da usina

de beneficiamento de Bauxita em Juruti-PA para identificar sua compo-

siccedilatildeo quiacutemica e mineraloacutegica levou agrave realizaccedilatildeo deste trabalho tendo em

vista que eacute necessaacuterio conhecer o que estaacute sendo gerado e em que quan-

tidade A preocupaccedilatildeo com os rejeitos de mineraccedilatildeo de bauxita veio agrave

tona com o rompimento de barragens em Miraiacute - Minas Gerais Esta

pesquisa foi feita atraveacutes da espect rometria de f luorescecircncia de raios-

x da difraccedilatildeo de raios-x e da anaacutelise teacutermica A espectrometria de

fluorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila de treze elementos quiacutemi-

cos ferro alumiacutenio siliacutecio titacircnio zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro Percebeu-se que as principais

fases mineraloacutegicas do rejeito satildeo representadas por gibbsita hema-

tita caulinita e anataacutesio Jaacute a anaacutelise teacutermica apontou que as mudanccedilas

de fase mais significativas soacute ocorrem com uma temperatura acima de

300 ordmC mostrando certa estabilidade teacutermica do rejeito Os resultados

demonstram que os componentes dos rejeitos do beneficiamento de bau-

xita em Juruti apresentam caracteriacutesticas apreciaacuteveis pela engenharia

civil apontando a possibilidade de seu uso para aumentar a resistecircncia

do concreto

Palavras-Chave Rejeitos de Mineraccedilatildeo Bauxita Juruti - PA

vi

FERREIRA Andson P Caracterizaccedilatildeo Tecnoloacutegica do Rejeito da

Planta de Beneficiamento de Bauxita em Juruti- Paraacute 2016 67 paacutegi-

nas Dissertaccedilatildeo de Mestrado em Recursos Naturais da Amazocircnia Aacuterea

de concentraccedilatildeo Bioprospecccedilatildeo e Manejo de Recursos Naturais da

Amazocircnia - Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Recursos Naturais da Ama-

zocircnia Universidade Federal do Oeste do Paraacute ndash UFOPA Santareacutem

2016

ABSTRACT

The need for technologically characterize the waste from bauxite

processing plant in Juruti-PA to identify with your position-chemical and

mineralogical led to this work with a view that is necessary to know what

is being generated and how much Concern about the bauxite mining

waste came up with the breaking of dams in Miraiacute -Gerais Gerais This

research was done by fluorescence spectrometry x-rays the x-ray diffrac-

tion and thermal analysis The x-ray fluorescence spectrometry indicated

the presence of thirteen chemical elements iron aluminum silicon tita-

nium zirconium calcium vanadium potassium chromium sulfur cobalt

niobium and chlorine It is noticed that the main mineralogical phases of

the waste are represented by gibbsite hemat ite kaolinite and anatase

The thermal analysis showed that the phase changes most signifi -tive only

occur at a temperature above 300 degC showing some of the waste heat

stability The results demonstrate that the components of the Juruti baux-

ite beneficiation rejects exhibit appreciable characteristics of civil engi-

neering pointing to the possibility of its use to increase the strength of

concrete

Key Words Mining Tailings Bauxite Juruti - PA

vii

SUMAacuteRIO Paacuteg

1 INTROCcedilAtildeO GERAL 01

11 Generalidades 01

12 Objetivos 02

13 Problemaacutetica 02

14 Hipoacutetese 03

15 Justif icativa 04

16 Revisatildeo Bibl iograacutef ica 05

161 A Bauxita 05

162 Gecircnese da Bauxita Amazocircnica 08

163 A Importacircncia Econocircmica da Bauxita 11

164 A Lavra da Bauxita em Juruti -PA 14

165 O Beneficiamento da Bauxita em Jurut i -PA 23

166 A Barragem de Rejeito 29

2 MATERIAIS E MEacuteTODOS 34

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo 34

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras 35

23 Teacutecnicas e Equipamentos 36

3 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 38

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios -X 38

32 Difratometria de Raios-X 42

33 Anaacutelise Teacutermica helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

4 CONCLUSAtildeO 51

REFEREcircNCIAS 53

viii

LISTA DE TABELAS

Paacuteg

Tabela 01 Produccedilatildeo Brasileira de Bauxita por Empresa em 2013 11

Tabela 02 Municiacutepios Brasileiros Produtores de Bauxita em 2015 12

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013 13

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013 14

Tabela 05 Cronograma de Amostragem 35

Tabela 06 Resultados da EFRX 38

ix

LISTA DE FIGURAS Paacuteg

Figura 01 Perf il Litoloacutegico da Mina de Jurut i 15

Figura 02 Esquema da Lavra Strip Mining 16

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada 17

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras 18

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6 18

Figura 06 Carregamento do Topsoil 19

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil 19

Figura 08 Decapeamento com TE D11 20

Figura 09 Escarif icaccedilatildeo com TE D11 21

Figura 10 Carregamento da Bauxita 22

Figura 11 Caminhatildeo com Bauxita 22

Figura 12 Etapas da lavra da Bauxita 23

Figura 13 Fluxograma do Beneficiamento da Bauxita em Jurut i 24

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio 24

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada 25

Figura 16Trommel 26

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo 27

Figura 18 Trem da Mina Jurut i 28

Figura 19 Embarque da Bauxita 28

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i 29

Figura 21 Lagoa de Sedimentaccedilatildeo 30

Figura 22 Barragem de Rejeito 30

Figura 23 Rio Contaminado com Rejeito de Bauxita 31

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Beneficiamento da Alcoa 32

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Jurut i 34

Figura 26 Difratogramas com Identif icaccedilatildeo dos P icos 43

Figura 27 Anaacutelise Termal 48

1

I

INTRODUCcedilAtildeO GERAL

11 Generalidades

O alumiacutenio eacute um metal cada vez mais necessaacuterio para o ser hu-

mano pois possui inuacutemeras aplicaccedilotildees e por isso sua demanda se man-

tem em alta haacute vaacuterios anos A uacutenica fonte economicamente viaacutevel de

alumiacutenio eacute a bauxita que tem o oacutexido de alumiacutenio como seu principal

componente Suas reservas mundiais satildeo 29 bilhotildees de toneladas das

quais 36 bilhotildees estatildeo no Brasil o que deixa o paiacutes com a terceira maior

reserva atraacutes de Guineacute e Austraacutelia (QUARESMA 2015)

Em 2013 a produccedilatildeo nacional de bauxita alcanccedilou 338 milhotildees de

toneladas deixando o Brasil como o quarto produtor mundial De acordo

com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral (DNPM) o Paraacute eacute

responsaacutevel por 865 da produccedilatildeo do paiacutes tendo nos municiacutepios de

Oriximinaacute Paragominas Jurut i e Terra Santa suas minas ativas que pro-

duzem cerca de 2924 milhotildees de toneladas anuais (DNPM 2016)

De acordo com Quaresma (2015) a recuperaccedilatildeo maacutessica da bauxita

eacute em meacutedia 70 Como 30 da bauxita lavrada eacute descartada durante

o processo de beneficiamento o Brasil gera anualmente cerca de 145

milhotildees de toneladas de rejeito do mineacuterio Esse material eacute armazenado

em grandes bacias de rejeitos o que gera um e levado custo em trans-

porte armazenamento e monitoramento para atender agraves normas ambi-

entais vigentes Em Minas Gerais dois casos de rompimento dessas bar-

ragens na cidade de Miraiacute (em 2006 e 2007) chamaram a atenccedilatildeo para

esse rejeito

O Departamento de Produccedilatildeo responsaacutevel pelo controle de quali-

dade na mineraccedilatildeo de bauxita em Juruti se preocupa em assegurar os

padrotildees exigidos pelos clientes que em geral incluem teores de alumina

ferro e siacutel ica aleacutem de umidade Entretanto ainda haacute uma carecircncia no

estudo e caracterizaccedilatildeo do rejeito produzido durante o processo de be-

neficiamento da bauxita

2

Neste trabalho eacute descrita pela primeira vez a caracterizaccedilatildeo tecno-

loacutegica de rejeitos da lavagem da bauxita coletados na bacia de rejeito

da usina de beneficiamento da mina de Jurut i (Paraacute) tendo em vista que

ateacute entatildeo apenas a lama vermelha tem sido alvo de estudos Para isso

foram util izadas as seguintes teacutecnicas analiacutet icas espectrometria de f lu-

orescecircncia de raios-x (EFRX) e difratometria de raios-x (DRX) Com os

resultados obtidos pretende-se contribuir com informaccedilotildees teacutecnicas

para estudos de importacircncia ambiental assim como reaproveitamento

destes materiais em aacutereas como a construccedilatildeo civi l

12 Objetivos

Os objetivos do trabalho foram divididos em objet ivos geral e

mais trecircs objet ivos especiacutef icos

121 Geral Caracterizar tecnologicamente o rejeito de bauxita da

mina de Jurut i-Pa

122 Especiacuteficos

Enumerar os elementos quiacutemicos maiores e traccedilos atraveacutes

da f luorescecircncia de raios-X

Identif icar as principais fases cristalinas por difraccedilatildeo de

raios-X

Complementar a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica das fases cris-

talinas e amorfas por transiccedilotildees de fases atraveacutes de anaacutelise teacutermica

13 Problemaacutetica

Em se tratando de atividade de extraccedilatildeo mineral as principais fon-

tes de degradaccedilatildeo satildeo a deposiccedilatildeo de material esteacuteri l e a deposiccedilatildeo

dos rejeitos decorrentes do processo de beneficiamento (IBRAM 1987)

O Conselho Nacional de Recursos Hiacutedricos (CNRH) define esteacuteri l

como qualquer material natildeo aproveitaacutevel como mineacuterio e descartado pela

operaccedilatildeo de lavra antes do beneficiamento em caraacuteter definit ivo ou tem-

poraacuterio Rejeito eacute definido como material descartado proveniente de

3

plantas de beneficiamento de mineacuterio (BRASIL 2002)

Em relaccedilatildeo ao esteacuteri l este natildeo apresenta problemas ambientais na

mineraccedilatildeo de bauxita pois a geraccedilatildeo desse resiacuteduo se daacute apenas

quando o mineacuterio precisa ser decapeado mas de maneira geral o esteacuteri l

de cobertura eacute depositado na proacutepria cava da qual o mineacuterio foi anteri-

ormente lavrado

O grande problema eacute a geraccedilatildeo de reje ito durante o beneficiamento

da bauxita Estes satildeo descartes de soacutelidos originados do overf low dos

hidrociclones com granulometria inferior a 400 mesh que satildeo armazena-

dos em barragem de rejeitos O ef luente eacute em forma de polpa (mistura

de soacutelido mineral e aacutegua) que geralmente contem 5 a 8 de soacutelidos

em peso e pH em torno de 70 (COELHO 2015)

A bacia de rejeito ou qualquer outro sistema de disposiccedilatildeo de re-

jeitos eacute uma estrutura de engenharia para contenccedilatildeo e deposiccedilatildeo de re-

siacuteduos originados de beneficiamento de mineacuterios captaccedilatildeo de aacutegua e

tratamento de ef luentes (BRASIL 2002) Os rejeitos de mineraccedilatildeo de

bauxita satildeo dispostos agrave superf iacutecie do terreno em locais preacute -seleciona-

dos e onde natildeo exista mineacuterio em subsuperfiacutecie ou em cavas antigas

Mesmo que os f inos da bauxita sejam de natureza soacutelida satildeo ori-

undos de um processo de lavagem resultando numa polpa ou seja o

rejeito de bauxita eacute inicialmente mais l iacutequido do que soacutelido

Assim a problemaacutetica levantada eacute qual os principais elementos

quiacutemicos e quais as principais fases mineraloacutegicas do rejeito de bauxita

da mina de Jurut i

14 Hipoacutetese

Levando-se em consideraccedilatildeo que a bauxita eacute composta basica-

mente de alumina (Al2O3) siacutel ica (SiO2) oacutexido de ferro (Fe2O3) e oacutexido

de titacircnio (TiO2) e que o processo de beneficiamento em Juruti envolve

apenas cominuiccedilatildeo (britagem) classif icaccedilatildeo (peneiramento e ciclona-

gem) lavagem (escrubagem) e f i lt ragem (f i lt ro prensa) eacute razoaacutevel espe-

rar que seu rejeito tambeacutem seja rico nesses mesmos componentes com

menor teor de alumina e maiores teores de siacutelica e ferro que no produto

f inal

4

Entretanto os demais oacutexidos que integram a bauxita satildeo muito va-

riados tanto em diversidade quanto em teores Aleacutem dos quatro oacutexidos

mais abundantes na bauxita espera -se encontrar no seu rejeito oacutexido de

caacutelcio (CaO) oacutexido de potaacutessio (K 2O) oacutexido de manganecircs (MnO) e oacutexido

de magneacutesio (MgO) em menores quantidades

15 Justificativa

O rejeito da bauxita na mina de Jurut i natildeo passa por qualquer anaacute-

lise ou tratamento antes de ser encaminhado para a bacia de rejeito onde

f ica depositado sem que haja nenhum monitoramento aleacutem daqueles re-

alizados na proacutepria estrutura da bacia de rejeito

Apesar de natildeo haver nenhum processo quiacutemico envolvido no be-

neficiamento da bauxita em Juruti isso natildeo garante que o rejeito gerado

natildeo represente perigo Os rejeitos de bauxita do Projeto Trombetas em

Oriximinaacute onde tambeacutem natildeo eacute usado qualquer processo quiacutemico causa-

ram alteraccedilotildees das caracteriacutest icas abioacuteticas e da estrutura das comuni-

dades de macroinvertebrados bentocircnicos 1 do Lago Batata (FONSECA e

ESTEVES 1999)

Estudos realizados em duas usinas de tratamento de bauxita da

Companhia Brasileira Alumiacutenio (CBA) em Minas Gerais por KURUSU et

al (2009) demonstraram que o rejeito ainda conteacutem grande quantid ade

de alumina sendo inclusive possivel seu reaproveitamento por meio da

f lotaccedilatildeo reversa

O primeiro passo para se encontrar uma alternativa para esses re-

siacuteduos eacute a sua caracterizaccedilatildeo Eacute necessaacuterio se definir o quecirc e quanto

estaacute sendo gerado quais suas caracteriacutest icas fiacutesico-quiacutemicas e quais as

possiacuteveis interaccedilotildees quiacutemicas Mesmo que nenhuma nova util idade seja

dada aos rejeitos conhececirc-los eacute importante tambeacutem para verif icar se

eles natildeo representam perigo para o meio ambiente

Por si soacute a necessidade de identif icar a composiccedilatildeo mineraloacutegica

do rejeito da bauxita justif ica a realizaccedilatildeo deste trabalho tendo em vista

1 Seres que se caracterizam por habitar o sedimento aquaacutetico ou sua superfiacutecie

5

que se precisa conhecer o que estaacute sendo gerado e em que quantidade

Mas haacute ainda a possibi l idade de se encontrar uma destinaccedilatildeo alternativa

para o rejeito contribuindo assim com a diminuiccedilatildeo do volume do mate-

rial descartado

16 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

Abordaremos a seguir alguns pontos que satildeo relevantes para

trabalho Iniciando com um breve histoacuterico do alumiacutenio e a gecircnese da

bauxita com foco no nos depoacutesitos amazocircnicos Em seguida discutiremos

a importacircncia econocircmica da bauxita da alumina e do alumiacutenio no Brasil

Posteriormente falaremos da lavra e do beneficiamento na mina da Alcoa

em Juruti com a f inalidade de explicar a origem do rejei to que eacute o objeto

de estudo deste trabalho Por f im abordaremos tanque de sedimentaccedilatildeo

e a barragem de rejeito destino f inal do rejeito

161 A Bauxita

Haacute oito mil anos na Peacutersia jaacute eram produzidos vasos com um tipo

de barro contendo oacutexido de alumiacutenio Trecircs mil anos depois egiacutepcios e

babilocircnios usavam uma substacircncia contendo alumina na fabricaccedilatildeo de

cosmeacuteticos e remeacutedios (ABAL 2015) Mas ateacute entatildeo natildeo se conhecia o

metal como o conhecemos hoje

Apesar de ser o terceiro metal mais abundante do p laneta2 o alu-

miacutenio natildeo eacute encontrado puro na natureza Seu mineacuterio mais comum eacute a

bauxita que recebeu esse nome por ter sido descoberta proacutexima agrave aldeia

de Lecircs Baux na Franccedila por Pierre Berthier em 1821 (SAMPAIO AN-

DRADE E DULTRA 20O5)

Em 1854 Henry Devil le obteve pela primeira vez o alumiacutenio por

via quiacutemica e no ano seguinte expocircs um lingote do metal que chamou a

atenccedilatildeo por ser muito mais leve que o ferro Jaacute o processo de obtenccedilatildeo

do alumiacutenio por meio da reduccedilatildeo eletroliacutet ica da alumina dissolvida em

banho fundido de criolita foi desenvolvido separadamente por Paul Louis

2 O Ferro eacute o primeiro (3463 - em massa) e o Magneacutesio eacute o segundo (127 - em massa) O Alumiacutenio

responde por 109 da massa do planeta (COSTA 1996)

6

Toussaint Heacuteroult na Franccedila e Charles Mart in Hall nos Estados Unidos

simultaneamente em 1886 (SERMETAL 2015)

Esse processo f icou conhecido como Hall -Heroacuteult e foi fundamental

para a induacutestria global de alumiacutenio Apesar de ter passado por vaacuterias

atualizaccedilotildees e ter algumas variaccedilotildees os princiacutepios do meacutetodo Hall -He-

roacuteult satildeo mantidos na induacutestria ateacute os dias de hoje

O Alumiacutenio eacute o elemento metaacutelico mais abundante na Crosta Con-

tinental (813 ) 3 e o terceiro elemento mais abundante na natureza logo

apoacutes o oxigecircnio e o sil iacutecio (em massa pois em volume o elemento mais

abundante eacute o Nitrogecircnio) Devido agrave elevada af inidade com o oxigecircnio

natildeo eacute costume encontrar o alumiacutenio como substacircncia elementar mas

sim em formas combinadas tais como oacutexidos ou sil icatos (COIMBRA

2015)

O processo para obtenccedilatildeo da alumina a partir da bauxita foi desen-

volvido e patenteado por Karl Josef Bayer em 1888 e se baseia na ele-

vada solubil idade dos minerais portadores de alumiacutenio em soluccedilatildeo com

soda caacuteustica De maneira bem resumida as etapas do processo Bayer

satildeo digestatildeo separaccedilatildeo da lama vermelha cristal izaccedilatildeo do hid roacutexido

de alumiacutenio e calcinaccedilatildeo (SILVA FILHO ALVES e DA MATA 2007)

Em meacutedia 5 t de bauxita precisam ser submetidas ao ataque de

014 t de soda caacuteustica para produzir 2 t de alumina que submetida a um

processo de reduccedilatildeo que consome em cerca 13000 kW produz 1 t de

alumiacutenio (MAacuteRTIRES 2011)

Em 2013 as reservas mundiais de bauxita eram de 29 bilhotildees de

toneladas 36 bi lhotildees de toneladas 124 das quais em solo brasileiro

com grande destaque para estado do Paraacute que possui os maiores depoacute-

sitos de bauxita metaluacutergica do paiacutes (SANTANA 2014) Segundo Maacutert i-

res (2001) cinco estados brasi leiros (Satildeo Paulo Paraacute Santa Catarina

Minas Gerais e Maranhatildeo) satildeo detentores de reservas de bauxita de grau

metaluacutergico Somente no estado de Paraacute encontram -se 908 dessas

reservas que quando somadas agraves reservas de Minas Gerais perfazem

983

3 O Ferro eacute menos abundantes na Crosta destacando-se no manto e no nuacutecleo do planeta O Magneacutesio

destaca-se no Manto e tambeacutem na Crosta Oceacircnica (Costa 1996)

7

A bauxita eacute o principal mineacuterio da regiatildeo Oeste do Paraacute sendo

explotada pela Mineraccedilatildeo Rio do Norte (MRN) nas minas de Porto Trom-

betas (Oriximinaacute e Terra Santa) e pela Aluminium Company of America

(ALCOA) na mina de Juruti (Juruti) Aleacutem disso a Norsh Hydro t ambeacutem

explota bauxita na cidade de Paragominas (Nordeste do estado) e a Vo-

torantim Metais pretende instalar um complexo para extrair o mineacuterio e

produzir alumina na cidade de Rondon do Paraacute (Sudeste do estado)

Para Sampaio e Neves (2002) o termo bauxita faz alusatildeo agrave rocha

bauxito a qual pode ter as seguintes constituintes principais a boehmita

AlOOH mais comum na Europa diaacutesporo AlO(OH) mais comum na Aacutesia

e a gibbsita Al(OH)3 mais comum em regiotildees de clima Tropical como nas

Ameacutericas do Sul e Central Esses minerais satildeo conhecidos como Oxi -

hidroacutexidos de Alumiacutenio Neste trabalho eacute uti l izado o termo bauxita refe-

rindo-se ao mineacuterio de alumiacutenio

Algumas bauxitas tecircm composiccedilatildeo que se aproxima agrave da gibbsita

todavia em sua maioria formam uma mistura contendo impurezas como

siacutel ica oacutexido de ferro t itacircnio e outros elementos Como consequecircncia a

bauxita natildeo eacute considerada uma espeacutecie mineral 4

De acordo com a aplicaccedilatildeo a bauxita eacute classif ica em metaluacutergica e

natildeo-metaluacutergica (refrataacuteria) A bauxita metaluacutergica eacute aplicada na obten-

ccedilatildeo da alumina que eacute transformada em alumiacutenio A bauxita natildeo -metaluacuter-

gica eacute usada principalmente na induacutestria de refrataacuterios mas sua aplica-

ccedilatildeo se daacute ainda em abrasivos cimentos argi losos induacutestria quiacutemica an-

tiderrapante retardador de chama soldas etc (SAMPAIO e NEVES

2002) Quimicamente a diferenccedila se daacute principalmente pelo teor de oacutexido

de ferro (Fe2O3) que na bauxita metaluacutergica chega a 30 enquanto na

natildeo-metaluacutergica natildeo passa de 5 No Brasil em torno de 92 da bauxita

apresenta altos teores de ferro sendo classif icadas como metaluacutergica

(QUARESMA 2015)

4 Espeacutecie Mineral Para ter essa denominaccedilatildeo eacute necessaacuterio ter as seguintes caracteriacutesticas Estado Soacutelido composiccedilatildeo quiacutemica definida estrutura interna na forma de arranjo geomeacutetrico organizado dos aacutetomos que os constituem origem inorgacircnica e natural A bauxita natildeo atende agrave 2ordf caracteriacutestica

8

As maiores empresas na explotaccedilatildeo de bauxita no mundo satildeo Co-

malco Alcan Alcoa Rio Tinto e BHP na Austraacutelia a CVG na Guineacute e a

MRN no Brasil Os dois maiores produtores de alumiacutenio do mundo satildeo

Estados Unidos e Canadaacute mesmo nenhum deles possuindo reservas de

bauxita sendo totalmente dependentes da importaccedilatildeo do mineacuterio

(IBRAM 2011)

Aleacutem da alumina outras fases tambeacutem podem estar presentes na

bauxita tais como quartzo (SiO2) hematita (Fe2O3) anataacutesio (TiO2) e

caulinita (Al2SiO5) Dessa forma a composiccedilatildeo quiacutemica de amostras des-

tes mineacuterios se destaca por apresentar elevado teor de alumiacutenio (Al)

acompanhado por ferro (Fe) si l iacutecio (Si) e t itacircnio (Ti) Outros eleme ntos

costumam estar presentes poreacutem em quantidades menores como Caacutelcio

(Ca) Potaacutessio (K) Manganecircs (Mn) e Magneacutesio (MgO Menos abundan-

tes ocorrem ainda Boro (B) Baacuterio (Ba) Beriacutel io (Be) Cobalto (Co)

Cromo (Cr) Cobre (Cu) Liacutet io (Li) Molibdecircnio (Mo) Chumbo (Pb) Esta-

nho (Sn) Estrocircncio (Sr) Vanaacutedio (V) Iacute trio (Y) Zinco (Zn) e Zircocircnio (Zr)

como elementos traccedilos ou seja na escala de parte por milhatildeo (ppm)

(SILVA e OLIVEIRA 1992)

Um trabalho mais recente de Leonardi Ladeira e Santos (2010)

com perf is bauxiacuteticos no sudeste do Brasil (Minas Gerais e Satildeo Paulo)

inclui ainda como seus possiacuteveis componentes Pentoacutexido de Foacutesforo

(P2O5) Oacutexido de Soacutedio (Na2O) Gaacutelio (Ga) Nioacutebio (Nb) Rubiacutedio (Rb) e

Toacuterio (Th) todos em ppm

Deve-se ressaltar que haacute outros minerais com alto teor de alumiacutenio

na natureza como a alunita (KAl 3(OH)6(SO4)2 e anort i ta (CaAl2Si2O8)

(SAMPAIO ANDRADE e DUTRA 2005) poreacutem a obtenccedilatildeo de alumiacutenio

a partir desses minerais seria muito cara inviabilizando economicamente

o processo

162 Gecircnese da Bauxita Amazocircnica

A concentraccedilatildeo de elementos quiacutemicos ou minerais acima da abun-

dacircncia normal da crosta terrestre formado por processos geoloacutegicos eacute

denominada depoacutesito mineral (CAVALTI NETO e ROCHA 2010) Os de-

poacutesitos contecircm minerais de mineacuterio que no caso da bauxita eacute a alumina

9

Os depoacutesitos de bauxita da regiatildeo amazocircnica satildeo formados a partir de

processos superf iciais especif icamente em depoacutesitos residuais Esses

depoacutesitos satildeo formados por processos intempeacutericos que atuam tra nsfor-

mando ou concentrando minerais originando assim as jazidas lateriacutet icas

(BIONDI 2004)

A Concentraccedilatildeo de minerais primaacuterios ocorre pela acumulaccedilatildeo re-

lativa do mineral de interesse Eacute o caso do foacutesforo na apatita do ni oacutebio

no pirocloro e do cromo na cromita No caso da formaccedilatildeo de novos

minerais ocorre a destruiccedilatildeo do mineral primaacuterio e formaccedilatildeo de outro

mineral Como exemplo temos a hematita (ferro) anataacutesio (t itacircnio) e a

gibbsita (alumiacutenio) (GIANNINI 2000)

O intemperismo pode ser de trecircs tipos f iacutesico bioloacutegico ou quiacute-

mico O intemperismo fiacutesico causa a fragmentaccedilatildeo da rocha sem promo-

ver mudanccedilas quiacutemicas e ocorre devido a variaccedilotildees no niacutevel de pres-

sotildees que levam agrave fadiga do material O intemperismo bioloacutegico eacute cau-

sado pela accedilatildeo de vegetais a traveacutes da accedilatildeo desagregadora de aacutecido

huacutemico que eacute uma soluccedilatildeo aacutecida resultante da extraccedilatildeo de componentes

orgacircnicos do solo ou do subsolo normalmente huacutemus por soluccedilotildees

aquosas percolantes (LEMES 2014)

Jaacute os processos que levam ao intemperismo quiacutemico satildeo aqueles

que por meio de reaccedilotildees quiacutemicas resultam na decomposiccedilatildeo da estru-

tura dos minerais sendo muito importantes em regiotildees de clima tropical

uacutemido Processos quiacutemicos que atuam sobre os minerais constituintes

das rochas dissoluccedilatildeo oxidaccedilatildeo reduccedilatildeo oxirreduccedilatildeo hidrataccedilatildeo l ixi-

viaccedilatildeo e troca de iacuteons Os fatores envolvidos satildeo faci l idade de acesso

da aacutegua e do ar no material rochoso reatividade do maciccedilo rochoso em

relaccedilatildeo agrave aacutegua grau de agressividade da aacutegua e tempo (LEMES 2014)

Somente o intemperismo quiacutemico eacute capaz de concentrar metais

Ele ocorre porque todos os principais minerais em rochas iacutegneas e me-

tamoacuterf icas e alguns minerais de rochas sedimentares satildeo instaacuteveis na

superfiacutecie da Terra Esses minerais se alteram para novos minerais

estaacuteveis os mais comuns satildeo os argilo -minerais principalmente cauli-

nita montmori l lonita e il ita Satildeo acompanhados por vaacuterios oacutexidos e hi-

10

droacutexidos part icularmente aqueles de ferro alumiacutenio e t i tacircnio Isso ex-

plica a presenccedila desses elementos na baux ita e tambeacutem no seu rejeito

(GIANNINI 2000)

A bauxita se forma em regiotildees tropicais e subtropicais por accedilatildeo

do intemperismo quiacutemico sobre rochas aluminossil icaacutet icas Apesar de ser

frequentemente descrita como um mineacuterio de alumiacutenio a bauxita natildeo eacute

uma espeacutecie mineral propriamente dita mas um material heterogecircneo

formado de uma mistura de hidroacutexidos de alumiacutenio hidratados

([AlOx(OH)3-2x] 0ltxlt1) contendo impurezas A proporccedilatildeo de gibbsita

boehmita e diaacutesporo varia dependendo da localizaccedilatildeo geograacutefica do mi-

neacuterio (JESUS 2011) No Brasil a gibbisita eacute o mineral mais comum na

bauxita

O mineral fonte da gibbsita eacute o feldspato potaacutessio que sob a accedilatildeo

da aacutegua e do aacutecido carbocircnico (ambos geralmente oriundos das chuvas)

reage formando a caulinita o bicarbonato a siacutel ica e l iberando iacuteons de

potaacutessio conforme descrito na equaccedilatildeo abaixo

2KAlSi3O8(s) + 2H2CO3(aq) + H2O = Al2Si2O5(OH)4(s) + 2K+(aq) + K-Feldspato Aacutecido Carbono Aacutegua Caul in i ta Iacuteons Potaacutessio

2HCO3-(aq) + 4SiO2(aq) (i) Bicarbonato Siacute l ica

O Alumiacutenio nessa reaccedilatildeo f ica retido nos minerais argilosos residu-

ais e oacutexidos A extraccedilatildeo de alumiacutenio de si l icatos eacute economicamente pro-

ibit iva entretanto em climas tropicais como na Amazocircnia paraense a

grande disponibi l idade de aacutegua permite o desenvolvimento intenso do

intemperismo quiacutemico de tal forma que a siacutel ica eacute removida da caulinita

e um hidroacutexido de alumiacutenio permanece como resiacuteduo Por isso o depoacutesito

eacute denominado residual (BIONDI 2004)

Se parte da massa da rocha original eacute perdida em soluccedilatildeo durante

o intemperismo a concentraccedilatildeo de Alumiacutenio aumenta ateacute que quantida-

des econocircmicas sejam ating idas no resiacuteduo Dessa forma a caulinita

reagindo com a aacutegua forma a gibbsita e o oacutexido de si l iacutecio conforme re-

presentado na equaccedilatildeo abaixo

11

Al2Si2O5(OH)4(s) + H2O = 2Al(OH)3(s) + 2SiO2(aq) ( i i) Caul ini ta Aacutegua Gibbs i ta Oacutexido de Si l iacutec io

Na praacutetica o produto f inal do intemperismo natildeo eacute o hidroacutexido puro

mas uma mistura de oacutexidos e hidroacutexidos de alumiacutenio com composiccedilatildeo

meacutedia de Al(OH)3 que eacute a Gibbsita (BIONDI 2004) As quantidades das

principais impurezas presentes na bauxita variam com a regiatildeo de ori-

gem causando alteraccedilotildees no aspecto f iacutesico do mineacuterio que pode variar

de um soacutelido marrom-escuro ferruginoso ateacute um soacutelido de cor creme

duro e cristal ino (CONSTANTINO et al 2002)

163 Importacircncia Econocircmica da Bauxita no Brasil

De acordo com Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas de Pesquisa

Mineral (ABPM) os maiores produtores mundiais de bauxita satildeo Austraacute-

lia Indoneacutesia China e Brasil com 30 19 15 e 13 respectiva-

mente do total anual de 260 milhotildees de toneladas (ABPM 2014)

Em 2013 o Brasil produziu 338 milhotildees de toneladas Desse total

a distribuiccedilatildeo por empresa estaacute representada na tabela 01

Tabela 01 Produccedilatildeo Brasileira de Bauxita por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

MRN 173 512 Norsk Hydro 75 222 Alcoa 55 163 VotorantimmdashCBA 29 86 Outras 06 17 TOTAL 338 1000

Fonte ABAL 2014

Vale ressaltar que os dados de produccedilatildeo de bauxita atendem ao

criteacuterio base uacutemida Isso tem a f inal idade de tornaacute-los comparaacuteveis aos

divulgados por vaacuterias fontes Especif icamente no ano de 2013 o teor

meacutedio de umidade da bauxita foi da ordem de 12

Os nuacutemeros de 2013 apontam que a produccedilatildeo nacional de bauxita

apresentou uma leve queda de 18 em relaccedilatildeo ao ano anterior A esta-

bil idade da produccedilatildeo pode ser explicada pela demanda constante e ao

12

custo de energia eleacutetrica tendo em vista que o setor eacute um grande con-

sumidor de energia eleacutetr ica para a produccedilatildeo de alumiacutenio primaacuterio (SAN-

TANA 2014)

O estado do Paraacute continuou sendo o maior produtor nacional do

mineacuterio em 2013 com mais de 29 milhotildees de toneladas de bauxita pro-

duzidas o que representa um percentual de 865 da produccedilatildeo brasi-

leira (SANTANA 2014) Os trecircs municiacutepios paraenses que produziram o

mineacuterio naquele ano foram Oriximinaacute (MRN) Paragominas (Norsk Hydro -

Mineraccedilatildeo Paragominas) e Jurut i (Alcoa)

A part ir de 2014 o projeto Trombetas da Mineraccedilatildeo Rio do Norte

situado no municiacutepio de Oriximinaacute passou a lavrar bauxita em minas

localizadas no municiacutepio de Terra Santa - PA mas o beneficiamento con-

tinua ocorrendo em Porto Trombetas elevando para quatro o nuacutemero de

municiacutepios produtores de mineacuterio de alumiacutenio no Paraacute

Aleacutem do Paraacute a bauxita eacute lavrada em Minas Gerais Satildeo Paulo

Santa Catarina Goiaacutes e Espiacuterito Santo Os 20 municiacutepios produtores de

bauxita nesses 6 estados estatildeo na tabela 02

Tabela 02

Ord Municipio UF CFEM(R$)

01 Paragominas PA 2899298704 02 Oriximinaacute PA 2659403701 03 Terra Santa PA 1547752217 04 Juruti PA 1361088670 05 Satildeo Sebastiatildeo da Vargem Alegre MG 185888440 06 Divinolacircndia SP 59038496 07 Miraiacute MG 43356891 08 Barro Alto GO 34995187 09 Santa Baacuterbara MG 16018373 10 Santa Rita do Novo Destino GO 30831728 11 Poccedilos de Caldas MG 34662671 12 Lavrinhas SP 25233345 13 Correia Pinto SC 14077688 14 Caldas MG 13119314 15 Andradas MG 4217475 16 Itamarati de Minas MG 1251590 17 Senador Amaral MG 1145099 18 Rosaacuterio da Limeira MG 170651 19 Paracatu MG 25872 20 Afonso Claacuteudio ES 12196

TOTAL Fonte DNPM 2016

13

De acordo com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral

(DNPM) em 2015 a mineraccedilatildeo paraense de bauxita recolheu CFEM no

valor de R$ 8467543292 Desse montante Jurut i contribuiu com R$

1361088670 equivalente a 16 do total Levando-se em consideraccedilatildeo

que 65 do valor recolhido satildeo repassados diretamente para o municiacutepio

produtor Jurut i fez jus a R$ 884707635 em 2015 meacutedia de R$

73725636 ao mecircs

Do total da bauxita comercial cerca de 90 eacute usada para a produ-

ccedilatildeo metaluacutergica da cadeia do alumiacutenio (alumina e alumiacutenio primaacuterio) e

o restante 10 usadas para outros f ins como refrataacuterio abrasivo ci-

mentos argilosos velas de igniccedilatildeo quiacutemica (sulfato de alumiacutenio) e ou-

tros (QUARESMA 2015) No Brasil esse percentual chega a 95

A produccedilatildeo nacional de Alumina em 2013 foi de 994Mt distribuiacuteda

em 6 grandes empresas AlunorteNorsk Hydro (Barcarena - PA) Alcoa

(Satildeo Luiacutes - MA e Poccedilos de Caldas - MG) BHP Bill iton (Satildeo Luiacutes - MA)

VotorantimCBA (Alumiacutenio - SP) Alcan (Satildeo Luiacutes - MA) e Hindalco (Ouro

Preto - MG) A produccedilatildeo eacute vista na tabela 03

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

AlunorteNorsk Hydro 5377 541 Alcoa 2186 220 BHP Billiton 1239 124 Votorantim-CBA 0792 80 Outras (Alcan e Hindalco) 0347 35 TOTAL 9941 1000

Fonte ABAL 2015

O estado do Paraacute com a AlunorteNorsk Hydro tambeacutem lidera o

Ranking na produccedilatildeo de Alumina com 541 sendo que empresa locali-

zada em Barcarena recebe bauxita da Norsk Hydro e tambeacutem da MRN

Jaacute a bauxita de Juruti eacute levada para Satildeo Luiacutes no Maranhatildeo estado

que natildeo possui mina de bauxita mas responde por 344 da produccedilatildeo

de alumina no complexo Alumar das empresas Alcoa e BHP Bill iton

Jaacute a Votorantim-CBA localizada em no estado de Satildeo Paulo res-

ponde por 8 da alumina brasileira enquanto Alcan e Hindalco em Minas

Gerais produzem 35 Isso se deve ao fato de a maioria da bauxita de

14

Minas Gerais ser do tipo refrataacuteria o mesmo ocorrendo em Santa Cata-

rina e Goiaacutes esses uacutelt imos que natildeo produzem alumina

Apenas cinco empresas produzem alumiacutenio primaacuterio no paiacutes Voto-

rantim-CBA (Alumiacutenio - SP) Albras (Barcarena - PA) Alumar (Satildeo Luiacutes

- MA) Alcoa (Poccedilos de Caldas - MG) e Novelis (Ouro Preto - MG) A

unidade de reduccedilatildeo do consoacutercio Alumar tem como principais acionistas

as empresas Alcoa Alumiacutenio SA e BHP Bil l iton Metais SA A dis tribui-

ccedilatildeo da produccedilatildeo de alumiacutenio por empresa estaacute na tabela 04

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (1000t) Participaccedilatildeo ()

Votorantim-CBA 4133 317 Albras 4055 311 Alumar 3651 280 Alcoa 782 60 Novelis 417 32 TOTAL 13038 1000

Fonte ABAL 2015

Como grande parte da alumina produzida no Paraacute e no Maranhatildeo

satildeo exportadas estes satildeo o segundo e o terceiro estado na produccedilatildeo de

alumiacutenio respectivamente sendo Satildeo Paulo o maior produtor do Brasil

Natildeo por acaso a Votorantim-CBA estaacute localizada na cidade de Alumiacutenio

- SP

164 A Lavra da Bauxita em Juruti - PA

Para se entender como ocorre a lavra eacute necessaacuterio conhecer o

perf i l do corpo mineral izado da mina A bauxita em Jurut i estaacute localizada

numa profundidade de 25m a 185m sendo um corpo mineral de origem

sedimentar que tem no maacuteximo 6m de espessura O perf i l l i toloacutegico da

mina de Jurut i eacute apresentado na f igura 01

15

Figura 01 Perf i l L i to loacutegico da Mina de Jurut i Fonte ALCOA apud AMARAL 2015

O horizonte abaixo do solo orgacircnico eacute argi loso de coloraccedilatildeo ama-

relada denominada argila belterra formada basicamente por caulinita e

gibbsita Trata-se de uma camada altamente porosa e permeaacutevel apesar

de se argi losa Sua espessura pode variar de 1 a ateacute 12 m (ALCOA apud

AMARAL 2015)

A camada de bauxita nodular eacute formada por estruturas na forma de

noacutedulos com tamanhos entre 05 e 2 cm presos em uma matriz argi losa

similar agrave da cobertura Os noacutedulos podem ser mais aluminosos ou mais

ferruginosos dependendo da altura em que se localiza no perf i l Quanto

maior a profundidade mais ferruginosos eles seratildeo Estatildeo sendo reali-

zados estudos para procurar meacutetodos de concentraccedilatildeo que viabil izem

seu aproveitamento econocircmico A espessura desta camada pode chegar

a 3 m (BRELAZ 2013)

O horizonte seguinte eacute de laterita tambeacutem denominada bauxita fer-

ruginosa onde o elevado teor de fer ro confere uma coloraccedilatildeo escura

Apresenta noacutedulos maiores que podem formar grandes agregados

quando cimentados por oacutexidos de ferro A espessura desta camada eacute

bastante variaacutevel podendo ter de alguns centiacutemetros a 3m (SOUZA

2014)

Na camada de bauxita maciccedila eacute onde ocorre a maior concentraccedilatildeo

16

de gibbsita Haacute tambeacutem a presenccedila tanto de oacutexidos de ferro como de

caulinita mas em uma proporccedilatildeo muito menor Quartzo pode ser encon-

trado mais proacuteximo da zona ferruginosa O topo desta camada eacute mais

massivo e conteacutem pouca argi la Agrave medida que aumenta a profundidade

a camada deixa de ser massiva e passa a se apresentar em blocos com

preenchimento de argi la entre eles Esta camada varia de 35 a 6m

(SOUZA 2014)

No horizonte inferior tem-se a presenccedila de material argi loso e

ainda gibbsita e jaacute natildeo possui importacircncia econocircmica denominado argi la

variegada

A lavra de bauxita em Jurut i eacute feita de modo tradicional a ceacuteu

aberto com a recuperaccedilatildeo da aacuterea sendo feita contemporaneamente com

a extraccedilatildeo do mineacuterio meacutetodo conhecido como lavra em tiras ou strip

mining Nesse meacutetodo a lavra progride por meio de uma seacuterie de corte s

paralelos na forma de trincheiras profundas denominadas de tiras

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material O pro-

cesso eacute realizado esquematicamente conforme a f igura 02

Figura 02 Esquema da lavra strip mining Fonte Souza 2014

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material Na f igura

03 eacute possiacutevel ver uma tira pronta para ser lavrada

17

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada Fonte BRELAZ 2013

A lavra da mina de Jurut i tem a seguinte sequecircncia

a supressatildeo vegetal

b remoccedilatildeo do solo orgacircnico

c decapeamento

d desmonte mecacircnico

e carregamento e

f transporte

Atualmente a exploraccedilatildeo da bauxita em Jurut i acontece em quatro

frentes de lavra todas no platocirc Capiranga Todo mineacuterio vindo das dife-

rentes frentes de lavra passa pelo processo de blendagem isso acontece

devido variaccedilotildees de teores de cada tira

A supressatildeo vegetal consiste no desmatamento de uma aacuterea e em

seguida carregamento a vegetaccedilatildeo destinando-a para sua util izaccedilatildeo f inal

de acordo com as normas ambientais Na mina de juruti a supressatildeo

vegetal eacute realizada por empresas terceir izadas Realiza -se previamente

o afugentamento e captura da fauna e posteriormente o manejo da f lora

para o ref lorestamento da aacuterea minerada

Esta atividade eacute realizada com operadores de moto serra que satildeo

encarregados de cortar arvores de meacutedio e grande porte (Diacircmetro na

Altura do Peito gt 80 cm) e executar o retalhamento das mesmas trans-

formando-as em toras Na f igura 04 eacute possiacutevel verif icar o trabalho dos

operadores de motosserra

18

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras

Fonte AMARAL 2015

Em seguida satildeo ut il izados tratores de es teiras D61 da Komatsu

(f igura 05) para a l impeza da aacuterea desmatada e escavadeiras que auxi-

l iam no carregamento da galhada em caminhotildees que transportam este

material para os depoacutesitos de esteacuteri l que satildeo locais estrateacutegico s de re-

conformaccedilatildeo de aacutereas degradadas com a atividade de lavra

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6

Fonte SOUZA 2014

Na mina de Juruti as galhadas satildeo depositadas no fundo das cavas

para auxiliar na revegetaccedilatildeo de aacutereas jaacute lavradas Jaacute as toras de madei-

ras satildeo transportadas usando-se carregadeiras de rodas WA200 Koma-

tsu e caminhatildeo madeireiro 2423 da Mercedes Bens para serem estoca-

das e direcionadas para o processo f inal junto aos oacutergatildeos competentes

A etapa de Remoccedilatildeo do solo orgacircnico compreende a retirada da

primeira camada do solo de coloraccedilatildeo escura com uma espessura apro-

ximada de 30 cm rica em nutrientes Util iza -se escavadeiras PC400 e

19

caminhotildees basculantes Scania P420 A f igura 06 mostra o momento do

carregamento do caminhatildeo

Figura 06 Carregamento do Topsoil

Fonte AMARAL 2015

O topsoil removido eacute transportado para cima do esteacuteril que foi re-

movido da t ira que jaacute foi lavrada para reconformaccedilatildeo da aacuterea degradada

com o objet ivo de que este solo orgacircnico (r ico em nutriente e contendo

sementes de aacutervores nativas raiacutezes galhos troncos e etc) recomponha

o solo e as aacutervores nativas cresccedilam novamente fazendo um ref loresta-

mento natural meacutetodo chamado de ldquomatildeo de Deusrdquo

Na f igura 07 foi destacado a camada de solo orgacircnico que foi de-

volvido para a aacuterea jaacute minerada Eacute possiacutevel perceber ainda que jaacute haacute

vegetaccedilatildeo oriunda do ref lorestamento natural

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil

Fonte SOUZA 2014

O decapeamento compreende a remoccedilatildeo da camada de esteacuteril que

varia entre 10 e 12 m de espessura A remoccedilatildeo do esteacuteri l eacute feita pela

20

empresa terceirizada UampM para isso ela conta com 04 tratores de estei-

ras TE D11 TCD (para decapeamento das tiras) com capacidade de re-

mover ateacute 44 msup3 de argila por laminada 01 trator de esteiras TE D9 T 01

trator de esteiras TE D6R (para reconformaccedilatildeo do esteacuteri l e apoio) 01

escavadeira EH 365 D com capacidade de movimentar ateacute 45 msup3 por

ciclo 01 escavadeira EH 349D com capacidade de movimentar ateacute 31

msup3 por ciclo (todas da CATERPILLAR) 07 caminhotildees basculante 4844

da Mercedes Bens com capacidade de transportar ateacute 17 msup3 por ciclo

01 moto niveladora para apoio 01 caminhatildeo comboio para abasteci-

mento dos equipamentos e 01 caminhatildeo pipa para umectaccedilatildeo das vias

(AMARAL 2015)

A liberaccedilatildeo do mineacuterio soacute acontece apoacutes a remoccedilatildeo da camada de

laterita Toda laterita removida eacute empurrada para aacuterea de bota fora e

tambeacutem util izada na construccedilatildeo conformaccedilatildeo e manutenccedilatildeo de vias de

acessos principais e intermediaacuterios que servem de traacutefego para maqui-

nas caminhotildees e caminhonetes A maior parte do esteacuteril eacute removida com

a lacircmina dos tratores processo esse que pode ser visto na f igura 0 8

Figura 08 Decapeamento com TE D11

Fonte AMARAL 2015

O desmonte da camada de bauxita eacute realizado no meacutetodo mecacircnico

tambeacutem com tratores TE D11 com auxil io um dispositivo em forma de

gancho denominado ldquo ripperrdquo que f ica acoplado na parte traseira do equi-

pamento que em contato com a rocha eacute capaz fragmentaacute-la Esse pro-

cesso eacute conhecido como escarif icaccedilatildeo A etapa de desmonte do mineacuterio

21

gera matacotildees que devem atender ao topsize (tamanho da capacidade

do britador) da planta que corresponde no a 12 m A f igura 09 mostra

um ripper f incado no mineacuterio realizando a escarif icaccedilatildeo

Figura 09 Escar if icaccedilatildeo com TE D11

Fonte AMARAL 2015

A tira em geral mede 200 m de comprimento e 25 m de largura e eacute

constituiacuteda de uma soacute bancada contendo de 07 ou 08 blocos (25 m X 25

m) As tiras possuem um padratildeo de nomenclatura na ordem alfabeacutetica

que vai de A a Z que satildeo demarcadas pela topografia no local com es-

taqueamento e bandeirolas numeradas

O carregamento e o transporte de mineacuterios satildeo feitos pela empresa

terceir izada O carregamento eacute feito por escavadeiras hidraacuteulicas EH

349D da caterpil lar que possui uma concha com capacidade de carregar

ateacute 31 msup3 de material uma lanccedila que juntamente com o braccedilo podem

alcanccedilar ateacute 6m de profundidade esteiras que lhe permite trafegar em

terrenos de d if iacuteceis acessos giro de 360ordm horaacuterio e anti -horaacuterio Eacute um

equipamento de porte meacutedio e tem capacidade de produzir ateacute 350 th

A f igura 10 mostra a escavadeira sobre a camada de mineacuterio realizando

o carregando no mesmo niacutevel do caminhatildeo o qual eacute visto jaacute cheio na

f igura 11

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

ABAL Associaccedilatildeo Brasileira do Alumiacutenio Histoacuteria do Alumiacutenio Disponiacutevel em

lthttpwwwabalorgbraluminiohistoria-do-aluminiogt Acesso em 14 mai 2015

ABPM Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas e Pesquisa Mineral BAUXITA Dispo-

niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

ALCOA Juruti Disponiacutevel em httpswwwalcoacombrasilptinfo_pageJu-

rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

Propriedades para Futuras Aplicaccedilotildees In International Workshop Advances in

Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

iv

ldquoPor que ningueacutem nos leva a seacuterio Soacute o nosso mineacuteriordquo Edmar Rocha

v

FERREIRA Andson P Caracterizaccedilatildeo Tecnoloacutegica do Rejeito da

Planta de Beneficiamento de Bauxita em Juruti- Paraacute 2016 67

paacuteginas Dissertaccedilatildeo de Mestrado em Recursos Naturais da Amazocircnia

Aacuterea de concentraccedilatildeo Bioprospecccedilatildeo e Manejo de Recursos Naturais

da Amazocircnia - Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Recursos Naturais da

Amazocircnia Universidade Federal do Oeste do Paraacute ndash UFOPA Santareacutem

2016

RESUMO

A necessidade de caracterizar tecnologicamente o rejeito da usina

de beneficiamento de Bauxita em Juruti-PA para identificar sua compo-

siccedilatildeo quiacutemica e mineraloacutegica levou agrave realizaccedilatildeo deste trabalho tendo em

vista que eacute necessaacuterio conhecer o que estaacute sendo gerado e em que quan-

tidade A preocupaccedilatildeo com os rejeitos de mineraccedilatildeo de bauxita veio agrave

tona com o rompimento de barragens em Miraiacute - Minas Gerais Esta

pesquisa foi feita atraveacutes da espect rometria de f luorescecircncia de raios-

x da difraccedilatildeo de raios-x e da anaacutelise teacutermica A espectrometria de

fluorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila de treze elementos quiacutemi-

cos ferro alumiacutenio siliacutecio titacircnio zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro Percebeu-se que as principais

fases mineraloacutegicas do rejeito satildeo representadas por gibbsita hema-

tita caulinita e anataacutesio Jaacute a anaacutelise teacutermica apontou que as mudanccedilas

de fase mais significativas soacute ocorrem com uma temperatura acima de

300 ordmC mostrando certa estabilidade teacutermica do rejeito Os resultados

demonstram que os componentes dos rejeitos do beneficiamento de bau-

xita em Juruti apresentam caracteriacutesticas apreciaacuteveis pela engenharia

civil apontando a possibilidade de seu uso para aumentar a resistecircncia

do concreto

Palavras-Chave Rejeitos de Mineraccedilatildeo Bauxita Juruti - PA

vi

FERREIRA Andson P Caracterizaccedilatildeo Tecnoloacutegica do Rejeito da

Planta de Beneficiamento de Bauxita em Juruti- Paraacute 2016 67 paacutegi-

nas Dissertaccedilatildeo de Mestrado em Recursos Naturais da Amazocircnia Aacuterea

de concentraccedilatildeo Bioprospecccedilatildeo e Manejo de Recursos Naturais da

Amazocircnia - Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Recursos Naturais da Ama-

zocircnia Universidade Federal do Oeste do Paraacute ndash UFOPA Santareacutem

2016

ABSTRACT

The need for technologically characterize the waste from bauxite

processing plant in Juruti-PA to identify with your position-chemical and

mineralogical led to this work with a view that is necessary to know what

is being generated and how much Concern about the bauxite mining

waste came up with the breaking of dams in Miraiacute -Gerais Gerais This

research was done by fluorescence spectrometry x-rays the x-ray diffrac-

tion and thermal analysis The x-ray fluorescence spectrometry indicated

the presence of thirteen chemical elements iron aluminum silicon tita-

nium zirconium calcium vanadium potassium chromium sulfur cobalt

niobium and chlorine It is noticed that the main mineralogical phases of

the waste are represented by gibbsite hemat ite kaolinite and anatase

The thermal analysis showed that the phase changes most signifi -tive only

occur at a temperature above 300 degC showing some of the waste heat

stability The results demonstrate that the components of the Juruti baux-

ite beneficiation rejects exhibit appreciable characteristics of civil engi-

neering pointing to the possibility of its use to increase the strength of

concrete

Key Words Mining Tailings Bauxite Juruti - PA

vii

SUMAacuteRIO Paacuteg

1 INTROCcedilAtildeO GERAL 01

11 Generalidades 01

12 Objetivos 02

13 Problemaacutetica 02

14 Hipoacutetese 03

15 Justif icativa 04

16 Revisatildeo Bibl iograacutef ica 05

161 A Bauxita 05

162 Gecircnese da Bauxita Amazocircnica 08

163 A Importacircncia Econocircmica da Bauxita 11

164 A Lavra da Bauxita em Juruti -PA 14

165 O Beneficiamento da Bauxita em Jurut i -PA 23

166 A Barragem de Rejeito 29

2 MATERIAIS E MEacuteTODOS 34

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo 34

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras 35

23 Teacutecnicas e Equipamentos 36

3 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 38

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios -X 38

32 Difratometria de Raios-X 42

33 Anaacutelise Teacutermica helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

4 CONCLUSAtildeO 51

REFEREcircNCIAS 53

viii

LISTA DE TABELAS

Paacuteg

Tabela 01 Produccedilatildeo Brasileira de Bauxita por Empresa em 2013 11

Tabela 02 Municiacutepios Brasileiros Produtores de Bauxita em 2015 12

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013 13

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013 14

Tabela 05 Cronograma de Amostragem 35

Tabela 06 Resultados da EFRX 38

ix

LISTA DE FIGURAS Paacuteg

Figura 01 Perf il Litoloacutegico da Mina de Jurut i 15

Figura 02 Esquema da Lavra Strip Mining 16

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada 17

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras 18

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6 18

Figura 06 Carregamento do Topsoil 19

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil 19

Figura 08 Decapeamento com TE D11 20

Figura 09 Escarif icaccedilatildeo com TE D11 21

Figura 10 Carregamento da Bauxita 22

Figura 11 Caminhatildeo com Bauxita 22

Figura 12 Etapas da lavra da Bauxita 23

Figura 13 Fluxograma do Beneficiamento da Bauxita em Jurut i 24

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio 24

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada 25

Figura 16Trommel 26

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo 27

Figura 18 Trem da Mina Jurut i 28

Figura 19 Embarque da Bauxita 28

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i 29

Figura 21 Lagoa de Sedimentaccedilatildeo 30

Figura 22 Barragem de Rejeito 30

Figura 23 Rio Contaminado com Rejeito de Bauxita 31

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Beneficiamento da Alcoa 32

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Jurut i 34

Figura 26 Difratogramas com Identif icaccedilatildeo dos P icos 43

Figura 27 Anaacutelise Termal 48

1

I

INTRODUCcedilAtildeO GERAL

11 Generalidades

O alumiacutenio eacute um metal cada vez mais necessaacuterio para o ser hu-

mano pois possui inuacutemeras aplicaccedilotildees e por isso sua demanda se man-

tem em alta haacute vaacuterios anos A uacutenica fonte economicamente viaacutevel de

alumiacutenio eacute a bauxita que tem o oacutexido de alumiacutenio como seu principal

componente Suas reservas mundiais satildeo 29 bilhotildees de toneladas das

quais 36 bilhotildees estatildeo no Brasil o que deixa o paiacutes com a terceira maior

reserva atraacutes de Guineacute e Austraacutelia (QUARESMA 2015)

Em 2013 a produccedilatildeo nacional de bauxita alcanccedilou 338 milhotildees de

toneladas deixando o Brasil como o quarto produtor mundial De acordo

com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral (DNPM) o Paraacute eacute

responsaacutevel por 865 da produccedilatildeo do paiacutes tendo nos municiacutepios de

Oriximinaacute Paragominas Jurut i e Terra Santa suas minas ativas que pro-

duzem cerca de 2924 milhotildees de toneladas anuais (DNPM 2016)

De acordo com Quaresma (2015) a recuperaccedilatildeo maacutessica da bauxita

eacute em meacutedia 70 Como 30 da bauxita lavrada eacute descartada durante

o processo de beneficiamento o Brasil gera anualmente cerca de 145

milhotildees de toneladas de rejeito do mineacuterio Esse material eacute armazenado

em grandes bacias de rejeitos o que gera um e levado custo em trans-

porte armazenamento e monitoramento para atender agraves normas ambi-

entais vigentes Em Minas Gerais dois casos de rompimento dessas bar-

ragens na cidade de Miraiacute (em 2006 e 2007) chamaram a atenccedilatildeo para

esse rejeito

O Departamento de Produccedilatildeo responsaacutevel pelo controle de quali-

dade na mineraccedilatildeo de bauxita em Juruti se preocupa em assegurar os

padrotildees exigidos pelos clientes que em geral incluem teores de alumina

ferro e siacutel ica aleacutem de umidade Entretanto ainda haacute uma carecircncia no

estudo e caracterizaccedilatildeo do rejeito produzido durante o processo de be-

neficiamento da bauxita

2

Neste trabalho eacute descrita pela primeira vez a caracterizaccedilatildeo tecno-

loacutegica de rejeitos da lavagem da bauxita coletados na bacia de rejeito

da usina de beneficiamento da mina de Jurut i (Paraacute) tendo em vista que

ateacute entatildeo apenas a lama vermelha tem sido alvo de estudos Para isso

foram util izadas as seguintes teacutecnicas analiacutet icas espectrometria de f lu-

orescecircncia de raios-x (EFRX) e difratometria de raios-x (DRX) Com os

resultados obtidos pretende-se contribuir com informaccedilotildees teacutecnicas

para estudos de importacircncia ambiental assim como reaproveitamento

destes materiais em aacutereas como a construccedilatildeo civi l

12 Objetivos

Os objetivos do trabalho foram divididos em objet ivos geral e

mais trecircs objet ivos especiacutef icos

121 Geral Caracterizar tecnologicamente o rejeito de bauxita da

mina de Jurut i-Pa

122 Especiacuteficos

Enumerar os elementos quiacutemicos maiores e traccedilos atraveacutes

da f luorescecircncia de raios-X

Identif icar as principais fases cristalinas por difraccedilatildeo de

raios-X

Complementar a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica das fases cris-

talinas e amorfas por transiccedilotildees de fases atraveacutes de anaacutelise teacutermica

13 Problemaacutetica

Em se tratando de atividade de extraccedilatildeo mineral as principais fon-

tes de degradaccedilatildeo satildeo a deposiccedilatildeo de material esteacuteri l e a deposiccedilatildeo

dos rejeitos decorrentes do processo de beneficiamento (IBRAM 1987)

O Conselho Nacional de Recursos Hiacutedricos (CNRH) define esteacuteri l

como qualquer material natildeo aproveitaacutevel como mineacuterio e descartado pela

operaccedilatildeo de lavra antes do beneficiamento em caraacuteter definit ivo ou tem-

poraacuterio Rejeito eacute definido como material descartado proveniente de

3

plantas de beneficiamento de mineacuterio (BRASIL 2002)

Em relaccedilatildeo ao esteacuteri l este natildeo apresenta problemas ambientais na

mineraccedilatildeo de bauxita pois a geraccedilatildeo desse resiacuteduo se daacute apenas

quando o mineacuterio precisa ser decapeado mas de maneira geral o esteacuteri l

de cobertura eacute depositado na proacutepria cava da qual o mineacuterio foi anteri-

ormente lavrado

O grande problema eacute a geraccedilatildeo de reje ito durante o beneficiamento

da bauxita Estes satildeo descartes de soacutelidos originados do overf low dos

hidrociclones com granulometria inferior a 400 mesh que satildeo armazena-

dos em barragem de rejeitos O ef luente eacute em forma de polpa (mistura

de soacutelido mineral e aacutegua) que geralmente contem 5 a 8 de soacutelidos

em peso e pH em torno de 70 (COELHO 2015)

A bacia de rejeito ou qualquer outro sistema de disposiccedilatildeo de re-

jeitos eacute uma estrutura de engenharia para contenccedilatildeo e deposiccedilatildeo de re-

siacuteduos originados de beneficiamento de mineacuterios captaccedilatildeo de aacutegua e

tratamento de ef luentes (BRASIL 2002) Os rejeitos de mineraccedilatildeo de

bauxita satildeo dispostos agrave superf iacutecie do terreno em locais preacute -seleciona-

dos e onde natildeo exista mineacuterio em subsuperfiacutecie ou em cavas antigas

Mesmo que os f inos da bauxita sejam de natureza soacutelida satildeo ori-

undos de um processo de lavagem resultando numa polpa ou seja o

rejeito de bauxita eacute inicialmente mais l iacutequido do que soacutelido

Assim a problemaacutetica levantada eacute qual os principais elementos

quiacutemicos e quais as principais fases mineraloacutegicas do rejeito de bauxita

da mina de Jurut i

14 Hipoacutetese

Levando-se em consideraccedilatildeo que a bauxita eacute composta basica-

mente de alumina (Al2O3) siacutel ica (SiO2) oacutexido de ferro (Fe2O3) e oacutexido

de titacircnio (TiO2) e que o processo de beneficiamento em Juruti envolve

apenas cominuiccedilatildeo (britagem) classif icaccedilatildeo (peneiramento e ciclona-

gem) lavagem (escrubagem) e f i lt ragem (f i lt ro prensa) eacute razoaacutevel espe-

rar que seu rejeito tambeacutem seja rico nesses mesmos componentes com

menor teor de alumina e maiores teores de siacutelica e ferro que no produto

f inal

4

Entretanto os demais oacutexidos que integram a bauxita satildeo muito va-

riados tanto em diversidade quanto em teores Aleacutem dos quatro oacutexidos

mais abundantes na bauxita espera -se encontrar no seu rejeito oacutexido de

caacutelcio (CaO) oacutexido de potaacutessio (K 2O) oacutexido de manganecircs (MnO) e oacutexido

de magneacutesio (MgO) em menores quantidades

15 Justificativa

O rejeito da bauxita na mina de Jurut i natildeo passa por qualquer anaacute-

lise ou tratamento antes de ser encaminhado para a bacia de rejeito onde

f ica depositado sem que haja nenhum monitoramento aleacutem daqueles re-

alizados na proacutepria estrutura da bacia de rejeito

Apesar de natildeo haver nenhum processo quiacutemico envolvido no be-

neficiamento da bauxita em Juruti isso natildeo garante que o rejeito gerado

natildeo represente perigo Os rejeitos de bauxita do Projeto Trombetas em

Oriximinaacute onde tambeacutem natildeo eacute usado qualquer processo quiacutemico causa-

ram alteraccedilotildees das caracteriacutest icas abioacuteticas e da estrutura das comuni-

dades de macroinvertebrados bentocircnicos 1 do Lago Batata (FONSECA e

ESTEVES 1999)

Estudos realizados em duas usinas de tratamento de bauxita da

Companhia Brasileira Alumiacutenio (CBA) em Minas Gerais por KURUSU et

al (2009) demonstraram que o rejeito ainda conteacutem grande quantid ade

de alumina sendo inclusive possivel seu reaproveitamento por meio da

f lotaccedilatildeo reversa

O primeiro passo para se encontrar uma alternativa para esses re-

siacuteduos eacute a sua caracterizaccedilatildeo Eacute necessaacuterio se definir o quecirc e quanto

estaacute sendo gerado quais suas caracteriacutest icas fiacutesico-quiacutemicas e quais as

possiacuteveis interaccedilotildees quiacutemicas Mesmo que nenhuma nova util idade seja

dada aos rejeitos conhececirc-los eacute importante tambeacutem para verif icar se

eles natildeo representam perigo para o meio ambiente

Por si soacute a necessidade de identif icar a composiccedilatildeo mineraloacutegica

do rejeito da bauxita justif ica a realizaccedilatildeo deste trabalho tendo em vista

1 Seres que se caracterizam por habitar o sedimento aquaacutetico ou sua superfiacutecie

5

que se precisa conhecer o que estaacute sendo gerado e em que quantidade

Mas haacute ainda a possibi l idade de se encontrar uma destinaccedilatildeo alternativa

para o rejeito contribuindo assim com a diminuiccedilatildeo do volume do mate-

rial descartado

16 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

Abordaremos a seguir alguns pontos que satildeo relevantes para

trabalho Iniciando com um breve histoacuterico do alumiacutenio e a gecircnese da

bauxita com foco no nos depoacutesitos amazocircnicos Em seguida discutiremos

a importacircncia econocircmica da bauxita da alumina e do alumiacutenio no Brasil

Posteriormente falaremos da lavra e do beneficiamento na mina da Alcoa

em Juruti com a f inalidade de explicar a origem do rejei to que eacute o objeto

de estudo deste trabalho Por f im abordaremos tanque de sedimentaccedilatildeo

e a barragem de rejeito destino f inal do rejeito

161 A Bauxita

Haacute oito mil anos na Peacutersia jaacute eram produzidos vasos com um tipo

de barro contendo oacutexido de alumiacutenio Trecircs mil anos depois egiacutepcios e

babilocircnios usavam uma substacircncia contendo alumina na fabricaccedilatildeo de

cosmeacuteticos e remeacutedios (ABAL 2015) Mas ateacute entatildeo natildeo se conhecia o

metal como o conhecemos hoje

Apesar de ser o terceiro metal mais abundante do p laneta2 o alu-

miacutenio natildeo eacute encontrado puro na natureza Seu mineacuterio mais comum eacute a

bauxita que recebeu esse nome por ter sido descoberta proacutexima agrave aldeia

de Lecircs Baux na Franccedila por Pierre Berthier em 1821 (SAMPAIO AN-

DRADE E DULTRA 20O5)

Em 1854 Henry Devil le obteve pela primeira vez o alumiacutenio por

via quiacutemica e no ano seguinte expocircs um lingote do metal que chamou a

atenccedilatildeo por ser muito mais leve que o ferro Jaacute o processo de obtenccedilatildeo

do alumiacutenio por meio da reduccedilatildeo eletroliacutet ica da alumina dissolvida em

banho fundido de criolita foi desenvolvido separadamente por Paul Louis

2 O Ferro eacute o primeiro (3463 - em massa) e o Magneacutesio eacute o segundo (127 - em massa) O Alumiacutenio

responde por 109 da massa do planeta (COSTA 1996)

6

Toussaint Heacuteroult na Franccedila e Charles Mart in Hall nos Estados Unidos

simultaneamente em 1886 (SERMETAL 2015)

Esse processo f icou conhecido como Hall -Heroacuteult e foi fundamental

para a induacutestria global de alumiacutenio Apesar de ter passado por vaacuterias

atualizaccedilotildees e ter algumas variaccedilotildees os princiacutepios do meacutetodo Hall -He-

roacuteult satildeo mantidos na induacutestria ateacute os dias de hoje

O Alumiacutenio eacute o elemento metaacutelico mais abundante na Crosta Con-

tinental (813 ) 3 e o terceiro elemento mais abundante na natureza logo

apoacutes o oxigecircnio e o sil iacutecio (em massa pois em volume o elemento mais

abundante eacute o Nitrogecircnio) Devido agrave elevada af inidade com o oxigecircnio

natildeo eacute costume encontrar o alumiacutenio como substacircncia elementar mas

sim em formas combinadas tais como oacutexidos ou sil icatos (COIMBRA

2015)

O processo para obtenccedilatildeo da alumina a partir da bauxita foi desen-

volvido e patenteado por Karl Josef Bayer em 1888 e se baseia na ele-

vada solubil idade dos minerais portadores de alumiacutenio em soluccedilatildeo com

soda caacuteustica De maneira bem resumida as etapas do processo Bayer

satildeo digestatildeo separaccedilatildeo da lama vermelha cristal izaccedilatildeo do hid roacutexido

de alumiacutenio e calcinaccedilatildeo (SILVA FILHO ALVES e DA MATA 2007)

Em meacutedia 5 t de bauxita precisam ser submetidas ao ataque de

014 t de soda caacuteustica para produzir 2 t de alumina que submetida a um

processo de reduccedilatildeo que consome em cerca 13000 kW produz 1 t de

alumiacutenio (MAacuteRTIRES 2011)

Em 2013 as reservas mundiais de bauxita eram de 29 bilhotildees de

toneladas 36 bi lhotildees de toneladas 124 das quais em solo brasileiro

com grande destaque para estado do Paraacute que possui os maiores depoacute-

sitos de bauxita metaluacutergica do paiacutes (SANTANA 2014) Segundo Maacutert i-

res (2001) cinco estados brasi leiros (Satildeo Paulo Paraacute Santa Catarina

Minas Gerais e Maranhatildeo) satildeo detentores de reservas de bauxita de grau

metaluacutergico Somente no estado de Paraacute encontram -se 908 dessas

reservas que quando somadas agraves reservas de Minas Gerais perfazem

983

3 O Ferro eacute menos abundantes na Crosta destacando-se no manto e no nuacutecleo do planeta O Magneacutesio

destaca-se no Manto e tambeacutem na Crosta Oceacircnica (Costa 1996)

7

A bauxita eacute o principal mineacuterio da regiatildeo Oeste do Paraacute sendo

explotada pela Mineraccedilatildeo Rio do Norte (MRN) nas minas de Porto Trom-

betas (Oriximinaacute e Terra Santa) e pela Aluminium Company of America

(ALCOA) na mina de Juruti (Juruti) Aleacutem disso a Norsh Hydro t ambeacutem

explota bauxita na cidade de Paragominas (Nordeste do estado) e a Vo-

torantim Metais pretende instalar um complexo para extrair o mineacuterio e

produzir alumina na cidade de Rondon do Paraacute (Sudeste do estado)

Para Sampaio e Neves (2002) o termo bauxita faz alusatildeo agrave rocha

bauxito a qual pode ter as seguintes constituintes principais a boehmita

AlOOH mais comum na Europa diaacutesporo AlO(OH) mais comum na Aacutesia

e a gibbsita Al(OH)3 mais comum em regiotildees de clima Tropical como nas

Ameacutericas do Sul e Central Esses minerais satildeo conhecidos como Oxi -

hidroacutexidos de Alumiacutenio Neste trabalho eacute uti l izado o termo bauxita refe-

rindo-se ao mineacuterio de alumiacutenio

Algumas bauxitas tecircm composiccedilatildeo que se aproxima agrave da gibbsita

todavia em sua maioria formam uma mistura contendo impurezas como

siacutel ica oacutexido de ferro t itacircnio e outros elementos Como consequecircncia a

bauxita natildeo eacute considerada uma espeacutecie mineral 4

De acordo com a aplicaccedilatildeo a bauxita eacute classif ica em metaluacutergica e

natildeo-metaluacutergica (refrataacuteria) A bauxita metaluacutergica eacute aplicada na obten-

ccedilatildeo da alumina que eacute transformada em alumiacutenio A bauxita natildeo -metaluacuter-

gica eacute usada principalmente na induacutestria de refrataacuterios mas sua aplica-

ccedilatildeo se daacute ainda em abrasivos cimentos argi losos induacutestria quiacutemica an-

tiderrapante retardador de chama soldas etc (SAMPAIO e NEVES

2002) Quimicamente a diferenccedila se daacute principalmente pelo teor de oacutexido

de ferro (Fe2O3) que na bauxita metaluacutergica chega a 30 enquanto na

natildeo-metaluacutergica natildeo passa de 5 No Brasil em torno de 92 da bauxita

apresenta altos teores de ferro sendo classif icadas como metaluacutergica

(QUARESMA 2015)

4 Espeacutecie Mineral Para ter essa denominaccedilatildeo eacute necessaacuterio ter as seguintes caracteriacutesticas Estado Soacutelido composiccedilatildeo quiacutemica definida estrutura interna na forma de arranjo geomeacutetrico organizado dos aacutetomos que os constituem origem inorgacircnica e natural A bauxita natildeo atende agrave 2ordf caracteriacutestica

8

As maiores empresas na explotaccedilatildeo de bauxita no mundo satildeo Co-

malco Alcan Alcoa Rio Tinto e BHP na Austraacutelia a CVG na Guineacute e a

MRN no Brasil Os dois maiores produtores de alumiacutenio do mundo satildeo

Estados Unidos e Canadaacute mesmo nenhum deles possuindo reservas de

bauxita sendo totalmente dependentes da importaccedilatildeo do mineacuterio

(IBRAM 2011)

Aleacutem da alumina outras fases tambeacutem podem estar presentes na

bauxita tais como quartzo (SiO2) hematita (Fe2O3) anataacutesio (TiO2) e

caulinita (Al2SiO5) Dessa forma a composiccedilatildeo quiacutemica de amostras des-

tes mineacuterios se destaca por apresentar elevado teor de alumiacutenio (Al)

acompanhado por ferro (Fe) si l iacutecio (Si) e t itacircnio (Ti) Outros eleme ntos

costumam estar presentes poreacutem em quantidades menores como Caacutelcio

(Ca) Potaacutessio (K) Manganecircs (Mn) e Magneacutesio (MgO Menos abundan-

tes ocorrem ainda Boro (B) Baacuterio (Ba) Beriacutel io (Be) Cobalto (Co)

Cromo (Cr) Cobre (Cu) Liacutet io (Li) Molibdecircnio (Mo) Chumbo (Pb) Esta-

nho (Sn) Estrocircncio (Sr) Vanaacutedio (V) Iacute trio (Y) Zinco (Zn) e Zircocircnio (Zr)

como elementos traccedilos ou seja na escala de parte por milhatildeo (ppm)

(SILVA e OLIVEIRA 1992)

Um trabalho mais recente de Leonardi Ladeira e Santos (2010)

com perf is bauxiacuteticos no sudeste do Brasil (Minas Gerais e Satildeo Paulo)

inclui ainda como seus possiacuteveis componentes Pentoacutexido de Foacutesforo

(P2O5) Oacutexido de Soacutedio (Na2O) Gaacutelio (Ga) Nioacutebio (Nb) Rubiacutedio (Rb) e

Toacuterio (Th) todos em ppm

Deve-se ressaltar que haacute outros minerais com alto teor de alumiacutenio

na natureza como a alunita (KAl 3(OH)6(SO4)2 e anort i ta (CaAl2Si2O8)

(SAMPAIO ANDRADE e DUTRA 2005) poreacutem a obtenccedilatildeo de alumiacutenio

a partir desses minerais seria muito cara inviabilizando economicamente

o processo

162 Gecircnese da Bauxita Amazocircnica

A concentraccedilatildeo de elementos quiacutemicos ou minerais acima da abun-

dacircncia normal da crosta terrestre formado por processos geoloacutegicos eacute

denominada depoacutesito mineral (CAVALTI NETO e ROCHA 2010) Os de-

poacutesitos contecircm minerais de mineacuterio que no caso da bauxita eacute a alumina

9

Os depoacutesitos de bauxita da regiatildeo amazocircnica satildeo formados a partir de

processos superf iciais especif icamente em depoacutesitos residuais Esses

depoacutesitos satildeo formados por processos intempeacutericos que atuam tra nsfor-

mando ou concentrando minerais originando assim as jazidas lateriacutet icas

(BIONDI 2004)

A Concentraccedilatildeo de minerais primaacuterios ocorre pela acumulaccedilatildeo re-

lativa do mineral de interesse Eacute o caso do foacutesforo na apatita do ni oacutebio

no pirocloro e do cromo na cromita No caso da formaccedilatildeo de novos

minerais ocorre a destruiccedilatildeo do mineral primaacuterio e formaccedilatildeo de outro

mineral Como exemplo temos a hematita (ferro) anataacutesio (t itacircnio) e a

gibbsita (alumiacutenio) (GIANNINI 2000)

O intemperismo pode ser de trecircs tipos f iacutesico bioloacutegico ou quiacute-

mico O intemperismo fiacutesico causa a fragmentaccedilatildeo da rocha sem promo-

ver mudanccedilas quiacutemicas e ocorre devido a variaccedilotildees no niacutevel de pres-

sotildees que levam agrave fadiga do material O intemperismo bioloacutegico eacute cau-

sado pela accedilatildeo de vegetais a traveacutes da accedilatildeo desagregadora de aacutecido

huacutemico que eacute uma soluccedilatildeo aacutecida resultante da extraccedilatildeo de componentes

orgacircnicos do solo ou do subsolo normalmente huacutemus por soluccedilotildees

aquosas percolantes (LEMES 2014)

Jaacute os processos que levam ao intemperismo quiacutemico satildeo aqueles

que por meio de reaccedilotildees quiacutemicas resultam na decomposiccedilatildeo da estru-

tura dos minerais sendo muito importantes em regiotildees de clima tropical

uacutemido Processos quiacutemicos que atuam sobre os minerais constituintes

das rochas dissoluccedilatildeo oxidaccedilatildeo reduccedilatildeo oxirreduccedilatildeo hidrataccedilatildeo l ixi-

viaccedilatildeo e troca de iacuteons Os fatores envolvidos satildeo faci l idade de acesso

da aacutegua e do ar no material rochoso reatividade do maciccedilo rochoso em

relaccedilatildeo agrave aacutegua grau de agressividade da aacutegua e tempo (LEMES 2014)

Somente o intemperismo quiacutemico eacute capaz de concentrar metais

Ele ocorre porque todos os principais minerais em rochas iacutegneas e me-

tamoacuterf icas e alguns minerais de rochas sedimentares satildeo instaacuteveis na

superfiacutecie da Terra Esses minerais se alteram para novos minerais

estaacuteveis os mais comuns satildeo os argilo -minerais principalmente cauli-

nita montmori l lonita e il ita Satildeo acompanhados por vaacuterios oacutexidos e hi-

10

droacutexidos part icularmente aqueles de ferro alumiacutenio e t i tacircnio Isso ex-

plica a presenccedila desses elementos na baux ita e tambeacutem no seu rejeito

(GIANNINI 2000)

A bauxita se forma em regiotildees tropicais e subtropicais por accedilatildeo

do intemperismo quiacutemico sobre rochas aluminossil icaacutet icas Apesar de ser

frequentemente descrita como um mineacuterio de alumiacutenio a bauxita natildeo eacute

uma espeacutecie mineral propriamente dita mas um material heterogecircneo

formado de uma mistura de hidroacutexidos de alumiacutenio hidratados

([AlOx(OH)3-2x] 0ltxlt1) contendo impurezas A proporccedilatildeo de gibbsita

boehmita e diaacutesporo varia dependendo da localizaccedilatildeo geograacutefica do mi-

neacuterio (JESUS 2011) No Brasil a gibbisita eacute o mineral mais comum na

bauxita

O mineral fonte da gibbsita eacute o feldspato potaacutessio que sob a accedilatildeo

da aacutegua e do aacutecido carbocircnico (ambos geralmente oriundos das chuvas)

reage formando a caulinita o bicarbonato a siacutel ica e l iberando iacuteons de

potaacutessio conforme descrito na equaccedilatildeo abaixo

2KAlSi3O8(s) + 2H2CO3(aq) + H2O = Al2Si2O5(OH)4(s) + 2K+(aq) + K-Feldspato Aacutecido Carbono Aacutegua Caul in i ta Iacuteons Potaacutessio

2HCO3-(aq) + 4SiO2(aq) (i) Bicarbonato Siacute l ica

O Alumiacutenio nessa reaccedilatildeo f ica retido nos minerais argilosos residu-

ais e oacutexidos A extraccedilatildeo de alumiacutenio de si l icatos eacute economicamente pro-

ibit iva entretanto em climas tropicais como na Amazocircnia paraense a

grande disponibi l idade de aacutegua permite o desenvolvimento intenso do

intemperismo quiacutemico de tal forma que a siacutel ica eacute removida da caulinita

e um hidroacutexido de alumiacutenio permanece como resiacuteduo Por isso o depoacutesito

eacute denominado residual (BIONDI 2004)

Se parte da massa da rocha original eacute perdida em soluccedilatildeo durante

o intemperismo a concentraccedilatildeo de Alumiacutenio aumenta ateacute que quantida-

des econocircmicas sejam ating idas no resiacuteduo Dessa forma a caulinita

reagindo com a aacutegua forma a gibbsita e o oacutexido de si l iacutecio conforme re-

presentado na equaccedilatildeo abaixo

11

Al2Si2O5(OH)4(s) + H2O = 2Al(OH)3(s) + 2SiO2(aq) ( i i) Caul ini ta Aacutegua Gibbs i ta Oacutexido de Si l iacutec io

Na praacutetica o produto f inal do intemperismo natildeo eacute o hidroacutexido puro

mas uma mistura de oacutexidos e hidroacutexidos de alumiacutenio com composiccedilatildeo

meacutedia de Al(OH)3 que eacute a Gibbsita (BIONDI 2004) As quantidades das

principais impurezas presentes na bauxita variam com a regiatildeo de ori-

gem causando alteraccedilotildees no aspecto f iacutesico do mineacuterio que pode variar

de um soacutelido marrom-escuro ferruginoso ateacute um soacutelido de cor creme

duro e cristal ino (CONSTANTINO et al 2002)

163 Importacircncia Econocircmica da Bauxita no Brasil

De acordo com Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas de Pesquisa

Mineral (ABPM) os maiores produtores mundiais de bauxita satildeo Austraacute-

lia Indoneacutesia China e Brasil com 30 19 15 e 13 respectiva-

mente do total anual de 260 milhotildees de toneladas (ABPM 2014)

Em 2013 o Brasil produziu 338 milhotildees de toneladas Desse total

a distribuiccedilatildeo por empresa estaacute representada na tabela 01

Tabela 01 Produccedilatildeo Brasileira de Bauxita por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

MRN 173 512 Norsk Hydro 75 222 Alcoa 55 163 VotorantimmdashCBA 29 86 Outras 06 17 TOTAL 338 1000

Fonte ABAL 2014

Vale ressaltar que os dados de produccedilatildeo de bauxita atendem ao

criteacuterio base uacutemida Isso tem a f inal idade de tornaacute-los comparaacuteveis aos

divulgados por vaacuterias fontes Especif icamente no ano de 2013 o teor

meacutedio de umidade da bauxita foi da ordem de 12

Os nuacutemeros de 2013 apontam que a produccedilatildeo nacional de bauxita

apresentou uma leve queda de 18 em relaccedilatildeo ao ano anterior A esta-

bil idade da produccedilatildeo pode ser explicada pela demanda constante e ao

12

custo de energia eleacutetrica tendo em vista que o setor eacute um grande con-

sumidor de energia eleacutetr ica para a produccedilatildeo de alumiacutenio primaacuterio (SAN-

TANA 2014)

O estado do Paraacute continuou sendo o maior produtor nacional do

mineacuterio em 2013 com mais de 29 milhotildees de toneladas de bauxita pro-

duzidas o que representa um percentual de 865 da produccedilatildeo brasi-

leira (SANTANA 2014) Os trecircs municiacutepios paraenses que produziram o

mineacuterio naquele ano foram Oriximinaacute (MRN) Paragominas (Norsk Hydro -

Mineraccedilatildeo Paragominas) e Jurut i (Alcoa)

A part ir de 2014 o projeto Trombetas da Mineraccedilatildeo Rio do Norte

situado no municiacutepio de Oriximinaacute passou a lavrar bauxita em minas

localizadas no municiacutepio de Terra Santa - PA mas o beneficiamento con-

tinua ocorrendo em Porto Trombetas elevando para quatro o nuacutemero de

municiacutepios produtores de mineacuterio de alumiacutenio no Paraacute

Aleacutem do Paraacute a bauxita eacute lavrada em Minas Gerais Satildeo Paulo

Santa Catarina Goiaacutes e Espiacuterito Santo Os 20 municiacutepios produtores de

bauxita nesses 6 estados estatildeo na tabela 02

Tabela 02

Ord Municipio UF CFEM(R$)

01 Paragominas PA 2899298704 02 Oriximinaacute PA 2659403701 03 Terra Santa PA 1547752217 04 Juruti PA 1361088670 05 Satildeo Sebastiatildeo da Vargem Alegre MG 185888440 06 Divinolacircndia SP 59038496 07 Miraiacute MG 43356891 08 Barro Alto GO 34995187 09 Santa Baacuterbara MG 16018373 10 Santa Rita do Novo Destino GO 30831728 11 Poccedilos de Caldas MG 34662671 12 Lavrinhas SP 25233345 13 Correia Pinto SC 14077688 14 Caldas MG 13119314 15 Andradas MG 4217475 16 Itamarati de Minas MG 1251590 17 Senador Amaral MG 1145099 18 Rosaacuterio da Limeira MG 170651 19 Paracatu MG 25872 20 Afonso Claacuteudio ES 12196

TOTAL Fonte DNPM 2016

13

De acordo com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral

(DNPM) em 2015 a mineraccedilatildeo paraense de bauxita recolheu CFEM no

valor de R$ 8467543292 Desse montante Jurut i contribuiu com R$

1361088670 equivalente a 16 do total Levando-se em consideraccedilatildeo

que 65 do valor recolhido satildeo repassados diretamente para o municiacutepio

produtor Jurut i fez jus a R$ 884707635 em 2015 meacutedia de R$

73725636 ao mecircs

Do total da bauxita comercial cerca de 90 eacute usada para a produ-

ccedilatildeo metaluacutergica da cadeia do alumiacutenio (alumina e alumiacutenio primaacuterio) e

o restante 10 usadas para outros f ins como refrataacuterio abrasivo ci-

mentos argilosos velas de igniccedilatildeo quiacutemica (sulfato de alumiacutenio) e ou-

tros (QUARESMA 2015) No Brasil esse percentual chega a 95

A produccedilatildeo nacional de Alumina em 2013 foi de 994Mt distribuiacuteda

em 6 grandes empresas AlunorteNorsk Hydro (Barcarena - PA) Alcoa

(Satildeo Luiacutes - MA e Poccedilos de Caldas - MG) BHP Bill iton (Satildeo Luiacutes - MA)

VotorantimCBA (Alumiacutenio - SP) Alcan (Satildeo Luiacutes - MA) e Hindalco (Ouro

Preto - MG) A produccedilatildeo eacute vista na tabela 03

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

AlunorteNorsk Hydro 5377 541 Alcoa 2186 220 BHP Billiton 1239 124 Votorantim-CBA 0792 80 Outras (Alcan e Hindalco) 0347 35 TOTAL 9941 1000

Fonte ABAL 2015

O estado do Paraacute com a AlunorteNorsk Hydro tambeacutem lidera o

Ranking na produccedilatildeo de Alumina com 541 sendo que empresa locali-

zada em Barcarena recebe bauxita da Norsk Hydro e tambeacutem da MRN

Jaacute a bauxita de Juruti eacute levada para Satildeo Luiacutes no Maranhatildeo estado

que natildeo possui mina de bauxita mas responde por 344 da produccedilatildeo

de alumina no complexo Alumar das empresas Alcoa e BHP Bill iton

Jaacute a Votorantim-CBA localizada em no estado de Satildeo Paulo res-

ponde por 8 da alumina brasileira enquanto Alcan e Hindalco em Minas

Gerais produzem 35 Isso se deve ao fato de a maioria da bauxita de

14

Minas Gerais ser do tipo refrataacuteria o mesmo ocorrendo em Santa Cata-

rina e Goiaacutes esses uacutelt imos que natildeo produzem alumina

Apenas cinco empresas produzem alumiacutenio primaacuterio no paiacutes Voto-

rantim-CBA (Alumiacutenio - SP) Albras (Barcarena - PA) Alumar (Satildeo Luiacutes

- MA) Alcoa (Poccedilos de Caldas - MG) e Novelis (Ouro Preto - MG) A

unidade de reduccedilatildeo do consoacutercio Alumar tem como principais acionistas

as empresas Alcoa Alumiacutenio SA e BHP Bil l iton Metais SA A dis tribui-

ccedilatildeo da produccedilatildeo de alumiacutenio por empresa estaacute na tabela 04

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (1000t) Participaccedilatildeo ()

Votorantim-CBA 4133 317 Albras 4055 311 Alumar 3651 280 Alcoa 782 60 Novelis 417 32 TOTAL 13038 1000

Fonte ABAL 2015

Como grande parte da alumina produzida no Paraacute e no Maranhatildeo

satildeo exportadas estes satildeo o segundo e o terceiro estado na produccedilatildeo de

alumiacutenio respectivamente sendo Satildeo Paulo o maior produtor do Brasil

Natildeo por acaso a Votorantim-CBA estaacute localizada na cidade de Alumiacutenio

- SP

164 A Lavra da Bauxita em Juruti - PA

Para se entender como ocorre a lavra eacute necessaacuterio conhecer o

perf i l do corpo mineral izado da mina A bauxita em Jurut i estaacute localizada

numa profundidade de 25m a 185m sendo um corpo mineral de origem

sedimentar que tem no maacuteximo 6m de espessura O perf i l l i toloacutegico da

mina de Jurut i eacute apresentado na f igura 01

15

Figura 01 Perf i l L i to loacutegico da Mina de Jurut i Fonte ALCOA apud AMARAL 2015

O horizonte abaixo do solo orgacircnico eacute argi loso de coloraccedilatildeo ama-

relada denominada argila belterra formada basicamente por caulinita e

gibbsita Trata-se de uma camada altamente porosa e permeaacutevel apesar

de se argi losa Sua espessura pode variar de 1 a ateacute 12 m (ALCOA apud

AMARAL 2015)

A camada de bauxita nodular eacute formada por estruturas na forma de

noacutedulos com tamanhos entre 05 e 2 cm presos em uma matriz argi losa

similar agrave da cobertura Os noacutedulos podem ser mais aluminosos ou mais

ferruginosos dependendo da altura em que se localiza no perf i l Quanto

maior a profundidade mais ferruginosos eles seratildeo Estatildeo sendo reali-

zados estudos para procurar meacutetodos de concentraccedilatildeo que viabil izem

seu aproveitamento econocircmico A espessura desta camada pode chegar

a 3 m (BRELAZ 2013)

O horizonte seguinte eacute de laterita tambeacutem denominada bauxita fer-

ruginosa onde o elevado teor de fer ro confere uma coloraccedilatildeo escura

Apresenta noacutedulos maiores que podem formar grandes agregados

quando cimentados por oacutexidos de ferro A espessura desta camada eacute

bastante variaacutevel podendo ter de alguns centiacutemetros a 3m (SOUZA

2014)

Na camada de bauxita maciccedila eacute onde ocorre a maior concentraccedilatildeo

16

de gibbsita Haacute tambeacutem a presenccedila tanto de oacutexidos de ferro como de

caulinita mas em uma proporccedilatildeo muito menor Quartzo pode ser encon-

trado mais proacuteximo da zona ferruginosa O topo desta camada eacute mais

massivo e conteacutem pouca argi la Agrave medida que aumenta a profundidade

a camada deixa de ser massiva e passa a se apresentar em blocos com

preenchimento de argi la entre eles Esta camada varia de 35 a 6m

(SOUZA 2014)

No horizonte inferior tem-se a presenccedila de material argi loso e

ainda gibbsita e jaacute natildeo possui importacircncia econocircmica denominado argi la

variegada

A lavra de bauxita em Jurut i eacute feita de modo tradicional a ceacuteu

aberto com a recuperaccedilatildeo da aacuterea sendo feita contemporaneamente com

a extraccedilatildeo do mineacuterio meacutetodo conhecido como lavra em tiras ou strip

mining Nesse meacutetodo a lavra progride por meio de uma seacuterie de corte s

paralelos na forma de trincheiras profundas denominadas de tiras

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material O pro-

cesso eacute realizado esquematicamente conforme a f igura 02

Figura 02 Esquema da lavra strip mining Fonte Souza 2014

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material Na f igura

03 eacute possiacutevel ver uma tira pronta para ser lavrada

17

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada Fonte BRELAZ 2013

A lavra da mina de Jurut i tem a seguinte sequecircncia

a supressatildeo vegetal

b remoccedilatildeo do solo orgacircnico

c decapeamento

d desmonte mecacircnico

e carregamento e

f transporte

Atualmente a exploraccedilatildeo da bauxita em Jurut i acontece em quatro

frentes de lavra todas no platocirc Capiranga Todo mineacuterio vindo das dife-

rentes frentes de lavra passa pelo processo de blendagem isso acontece

devido variaccedilotildees de teores de cada tira

A supressatildeo vegetal consiste no desmatamento de uma aacuterea e em

seguida carregamento a vegetaccedilatildeo destinando-a para sua util izaccedilatildeo f inal

de acordo com as normas ambientais Na mina de juruti a supressatildeo

vegetal eacute realizada por empresas terceir izadas Realiza -se previamente

o afugentamento e captura da fauna e posteriormente o manejo da f lora

para o ref lorestamento da aacuterea minerada

Esta atividade eacute realizada com operadores de moto serra que satildeo

encarregados de cortar arvores de meacutedio e grande porte (Diacircmetro na

Altura do Peito gt 80 cm) e executar o retalhamento das mesmas trans-

formando-as em toras Na f igura 04 eacute possiacutevel verif icar o trabalho dos

operadores de motosserra

18

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras

Fonte AMARAL 2015

Em seguida satildeo ut il izados tratores de es teiras D61 da Komatsu

(f igura 05) para a l impeza da aacuterea desmatada e escavadeiras que auxi-

l iam no carregamento da galhada em caminhotildees que transportam este

material para os depoacutesitos de esteacuteri l que satildeo locais estrateacutegico s de re-

conformaccedilatildeo de aacutereas degradadas com a atividade de lavra

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6

Fonte SOUZA 2014

Na mina de Juruti as galhadas satildeo depositadas no fundo das cavas

para auxiliar na revegetaccedilatildeo de aacutereas jaacute lavradas Jaacute as toras de madei-

ras satildeo transportadas usando-se carregadeiras de rodas WA200 Koma-

tsu e caminhatildeo madeireiro 2423 da Mercedes Bens para serem estoca-

das e direcionadas para o processo f inal junto aos oacutergatildeos competentes

A etapa de Remoccedilatildeo do solo orgacircnico compreende a retirada da

primeira camada do solo de coloraccedilatildeo escura com uma espessura apro-

ximada de 30 cm rica em nutrientes Util iza -se escavadeiras PC400 e

19

caminhotildees basculantes Scania P420 A f igura 06 mostra o momento do

carregamento do caminhatildeo

Figura 06 Carregamento do Topsoil

Fonte AMARAL 2015

O topsoil removido eacute transportado para cima do esteacuteril que foi re-

movido da t ira que jaacute foi lavrada para reconformaccedilatildeo da aacuterea degradada

com o objet ivo de que este solo orgacircnico (r ico em nutriente e contendo

sementes de aacutervores nativas raiacutezes galhos troncos e etc) recomponha

o solo e as aacutervores nativas cresccedilam novamente fazendo um ref loresta-

mento natural meacutetodo chamado de ldquomatildeo de Deusrdquo

Na f igura 07 foi destacado a camada de solo orgacircnico que foi de-

volvido para a aacuterea jaacute minerada Eacute possiacutevel perceber ainda que jaacute haacute

vegetaccedilatildeo oriunda do ref lorestamento natural

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil

Fonte SOUZA 2014

O decapeamento compreende a remoccedilatildeo da camada de esteacuteril que

varia entre 10 e 12 m de espessura A remoccedilatildeo do esteacuteri l eacute feita pela

20

empresa terceirizada UampM para isso ela conta com 04 tratores de estei-

ras TE D11 TCD (para decapeamento das tiras) com capacidade de re-

mover ateacute 44 msup3 de argila por laminada 01 trator de esteiras TE D9 T 01

trator de esteiras TE D6R (para reconformaccedilatildeo do esteacuteri l e apoio) 01

escavadeira EH 365 D com capacidade de movimentar ateacute 45 msup3 por

ciclo 01 escavadeira EH 349D com capacidade de movimentar ateacute 31

msup3 por ciclo (todas da CATERPILLAR) 07 caminhotildees basculante 4844

da Mercedes Bens com capacidade de transportar ateacute 17 msup3 por ciclo

01 moto niveladora para apoio 01 caminhatildeo comboio para abasteci-

mento dos equipamentos e 01 caminhatildeo pipa para umectaccedilatildeo das vias

(AMARAL 2015)

A liberaccedilatildeo do mineacuterio soacute acontece apoacutes a remoccedilatildeo da camada de

laterita Toda laterita removida eacute empurrada para aacuterea de bota fora e

tambeacutem util izada na construccedilatildeo conformaccedilatildeo e manutenccedilatildeo de vias de

acessos principais e intermediaacuterios que servem de traacutefego para maqui-

nas caminhotildees e caminhonetes A maior parte do esteacuteril eacute removida com

a lacircmina dos tratores processo esse que pode ser visto na f igura 0 8

Figura 08 Decapeamento com TE D11

Fonte AMARAL 2015

O desmonte da camada de bauxita eacute realizado no meacutetodo mecacircnico

tambeacutem com tratores TE D11 com auxil io um dispositivo em forma de

gancho denominado ldquo ripperrdquo que f ica acoplado na parte traseira do equi-

pamento que em contato com a rocha eacute capaz fragmentaacute-la Esse pro-

cesso eacute conhecido como escarif icaccedilatildeo A etapa de desmonte do mineacuterio

21

gera matacotildees que devem atender ao topsize (tamanho da capacidade

do britador) da planta que corresponde no a 12 m A f igura 09 mostra

um ripper f incado no mineacuterio realizando a escarif icaccedilatildeo

Figura 09 Escar if icaccedilatildeo com TE D11

Fonte AMARAL 2015

A tira em geral mede 200 m de comprimento e 25 m de largura e eacute

constituiacuteda de uma soacute bancada contendo de 07 ou 08 blocos (25 m X 25

m) As tiras possuem um padratildeo de nomenclatura na ordem alfabeacutetica

que vai de A a Z que satildeo demarcadas pela topografia no local com es-

taqueamento e bandeirolas numeradas

O carregamento e o transporte de mineacuterios satildeo feitos pela empresa

terceir izada O carregamento eacute feito por escavadeiras hidraacuteulicas EH

349D da caterpil lar que possui uma concha com capacidade de carregar

ateacute 31 msup3 de material uma lanccedila que juntamente com o braccedilo podem

alcanccedilar ateacute 6m de profundidade esteiras que lhe permite trafegar em

terrenos de d if iacuteceis acessos giro de 360ordm horaacuterio e anti -horaacuterio Eacute um

equipamento de porte meacutedio e tem capacidade de produzir ateacute 350 th

A f igura 10 mostra a escavadeira sobre a camada de mineacuterio realizando

o carregando no mesmo niacutevel do caminhatildeo o qual eacute visto jaacute cheio na

f igura 11

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

ABAL Associaccedilatildeo Brasileira do Alumiacutenio Histoacuteria do Alumiacutenio Disponiacutevel em

lthttpwwwabalorgbraluminiohistoria-do-aluminiogt Acesso em 14 mai 2015

ABPM Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas e Pesquisa Mineral BAUXITA Dispo-

niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

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rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

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tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

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Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

v

FERREIRA Andson P Caracterizaccedilatildeo Tecnoloacutegica do Rejeito da

Planta de Beneficiamento de Bauxita em Juruti- Paraacute 2016 67

paacuteginas Dissertaccedilatildeo de Mestrado em Recursos Naturais da Amazocircnia

Aacuterea de concentraccedilatildeo Bioprospecccedilatildeo e Manejo de Recursos Naturais

da Amazocircnia - Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Recursos Naturais da

Amazocircnia Universidade Federal do Oeste do Paraacute ndash UFOPA Santareacutem

2016

RESUMO

A necessidade de caracterizar tecnologicamente o rejeito da usina

de beneficiamento de Bauxita em Juruti-PA para identificar sua compo-

siccedilatildeo quiacutemica e mineraloacutegica levou agrave realizaccedilatildeo deste trabalho tendo em

vista que eacute necessaacuterio conhecer o que estaacute sendo gerado e em que quan-

tidade A preocupaccedilatildeo com os rejeitos de mineraccedilatildeo de bauxita veio agrave

tona com o rompimento de barragens em Miraiacute - Minas Gerais Esta

pesquisa foi feita atraveacutes da espect rometria de f luorescecircncia de raios-

x da difraccedilatildeo de raios-x e da anaacutelise teacutermica A espectrometria de

fluorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila de treze elementos quiacutemi-

cos ferro alumiacutenio siliacutecio titacircnio zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro Percebeu-se que as principais

fases mineraloacutegicas do rejeito satildeo representadas por gibbsita hema-

tita caulinita e anataacutesio Jaacute a anaacutelise teacutermica apontou que as mudanccedilas

de fase mais significativas soacute ocorrem com uma temperatura acima de

300 ordmC mostrando certa estabilidade teacutermica do rejeito Os resultados

demonstram que os componentes dos rejeitos do beneficiamento de bau-

xita em Juruti apresentam caracteriacutesticas apreciaacuteveis pela engenharia

civil apontando a possibilidade de seu uso para aumentar a resistecircncia

do concreto

Palavras-Chave Rejeitos de Mineraccedilatildeo Bauxita Juruti - PA

vi

FERREIRA Andson P Caracterizaccedilatildeo Tecnoloacutegica do Rejeito da

Planta de Beneficiamento de Bauxita em Juruti- Paraacute 2016 67 paacutegi-

nas Dissertaccedilatildeo de Mestrado em Recursos Naturais da Amazocircnia Aacuterea

de concentraccedilatildeo Bioprospecccedilatildeo e Manejo de Recursos Naturais da

Amazocircnia - Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Recursos Naturais da Ama-

zocircnia Universidade Federal do Oeste do Paraacute ndash UFOPA Santareacutem

2016

ABSTRACT

The need for technologically characterize the waste from bauxite

processing plant in Juruti-PA to identify with your position-chemical and

mineralogical led to this work with a view that is necessary to know what

is being generated and how much Concern about the bauxite mining

waste came up with the breaking of dams in Miraiacute -Gerais Gerais This

research was done by fluorescence spectrometry x-rays the x-ray diffrac-

tion and thermal analysis The x-ray fluorescence spectrometry indicated

the presence of thirteen chemical elements iron aluminum silicon tita-

nium zirconium calcium vanadium potassium chromium sulfur cobalt

niobium and chlorine It is noticed that the main mineralogical phases of

the waste are represented by gibbsite hemat ite kaolinite and anatase

The thermal analysis showed that the phase changes most signifi -tive only

occur at a temperature above 300 degC showing some of the waste heat

stability The results demonstrate that the components of the Juruti baux-

ite beneficiation rejects exhibit appreciable characteristics of civil engi-

neering pointing to the possibility of its use to increase the strength of

concrete

Key Words Mining Tailings Bauxite Juruti - PA

vii

SUMAacuteRIO Paacuteg

1 INTROCcedilAtildeO GERAL 01

11 Generalidades 01

12 Objetivos 02

13 Problemaacutetica 02

14 Hipoacutetese 03

15 Justif icativa 04

16 Revisatildeo Bibl iograacutef ica 05

161 A Bauxita 05

162 Gecircnese da Bauxita Amazocircnica 08

163 A Importacircncia Econocircmica da Bauxita 11

164 A Lavra da Bauxita em Juruti -PA 14

165 O Beneficiamento da Bauxita em Jurut i -PA 23

166 A Barragem de Rejeito 29

2 MATERIAIS E MEacuteTODOS 34

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo 34

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras 35

23 Teacutecnicas e Equipamentos 36

3 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 38

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios -X 38

32 Difratometria de Raios-X 42

33 Anaacutelise Teacutermica helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

4 CONCLUSAtildeO 51

REFEREcircNCIAS 53

viii

LISTA DE TABELAS

Paacuteg

Tabela 01 Produccedilatildeo Brasileira de Bauxita por Empresa em 2013 11

Tabela 02 Municiacutepios Brasileiros Produtores de Bauxita em 2015 12

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013 13

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013 14

Tabela 05 Cronograma de Amostragem 35

Tabela 06 Resultados da EFRX 38

ix

LISTA DE FIGURAS Paacuteg

Figura 01 Perf il Litoloacutegico da Mina de Jurut i 15

Figura 02 Esquema da Lavra Strip Mining 16

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada 17

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras 18

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6 18

Figura 06 Carregamento do Topsoil 19

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil 19

Figura 08 Decapeamento com TE D11 20

Figura 09 Escarif icaccedilatildeo com TE D11 21

Figura 10 Carregamento da Bauxita 22

Figura 11 Caminhatildeo com Bauxita 22

Figura 12 Etapas da lavra da Bauxita 23

Figura 13 Fluxograma do Beneficiamento da Bauxita em Jurut i 24

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio 24

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada 25

Figura 16Trommel 26

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo 27

Figura 18 Trem da Mina Jurut i 28

Figura 19 Embarque da Bauxita 28

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i 29

Figura 21 Lagoa de Sedimentaccedilatildeo 30

Figura 22 Barragem de Rejeito 30

Figura 23 Rio Contaminado com Rejeito de Bauxita 31

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Beneficiamento da Alcoa 32

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Jurut i 34

Figura 26 Difratogramas com Identif icaccedilatildeo dos P icos 43

Figura 27 Anaacutelise Termal 48

1

I

INTRODUCcedilAtildeO GERAL

11 Generalidades

O alumiacutenio eacute um metal cada vez mais necessaacuterio para o ser hu-

mano pois possui inuacutemeras aplicaccedilotildees e por isso sua demanda se man-

tem em alta haacute vaacuterios anos A uacutenica fonte economicamente viaacutevel de

alumiacutenio eacute a bauxita que tem o oacutexido de alumiacutenio como seu principal

componente Suas reservas mundiais satildeo 29 bilhotildees de toneladas das

quais 36 bilhotildees estatildeo no Brasil o que deixa o paiacutes com a terceira maior

reserva atraacutes de Guineacute e Austraacutelia (QUARESMA 2015)

Em 2013 a produccedilatildeo nacional de bauxita alcanccedilou 338 milhotildees de

toneladas deixando o Brasil como o quarto produtor mundial De acordo

com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral (DNPM) o Paraacute eacute

responsaacutevel por 865 da produccedilatildeo do paiacutes tendo nos municiacutepios de

Oriximinaacute Paragominas Jurut i e Terra Santa suas minas ativas que pro-

duzem cerca de 2924 milhotildees de toneladas anuais (DNPM 2016)

De acordo com Quaresma (2015) a recuperaccedilatildeo maacutessica da bauxita

eacute em meacutedia 70 Como 30 da bauxita lavrada eacute descartada durante

o processo de beneficiamento o Brasil gera anualmente cerca de 145

milhotildees de toneladas de rejeito do mineacuterio Esse material eacute armazenado

em grandes bacias de rejeitos o que gera um e levado custo em trans-

porte armazenamento e monitoramento para atender agraves normas ambi-

entais vigentes Em Minas Gerais dois casos de rompimento dessas bar-

ragens na cidade de Miraiacute (em 2006 e 2007) chamaram a atenccedilatildeo para

esse rejeito

O Departamento de Produccedilatildeo responsaacutevel pelo controle de quali-

dade na mineraccedilatildeo de bauxita em Juruti se preocupa em assegurar os

padrotildees exigidos pelos clientes que em geral incluem teores de alumina

ferro e siacutel ica aleacutem de umidade Entretanto ainda haacute uma carecircncia no

estudo e caracterizaccedilatildeo do rejeito produzido durante o processo de be-

neficiamento da bauxita

2

Neste trabalho eacute descrita pela primeira vez a caracterizaccedilatildeo tecno-

loacutegica de rejeitos da lavagem da bauxita coletados na bacia de rejeito

da usina de beneficiamento da mina de Jurut i (Paraacute) tendo em vista que

ateacute entatildeo apenas a lama vermelha tem sido alvo de estudos Para isso

foram util izadas as seguintes teacutecnicas analiacutet icas espectrometria de f lu-

orescecircncia de raios-x (EFRX) e difratometria de raios-x (DRX) Com os

resultados obtidos pretende-se contribuir com informaccedilotildees teacutecnicas

para estudos de importacircncia ambiental assim como reaproveitamento

destes materiais em aacutereas como a construccedilatildeo civi l

12 Objetivos

Os objetivos do trabalho foram divididos em objet ivos geral e

mais trecircs objet ivos especiacutef icos

121 Geral Caracterizar tecnologicamente o rejeito de bauxita da

mina de Jurut i-Pa

122 Especiacuteficos

Enumerar os elementos quiacutemicos maiores e traccedilos atraveacutes

da f luorescecircncia de raios-X

Identif icar as principais fases cristalinas por difraccedilatildeo de

raios-X

Complementar a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica das fases cris-

talinas e amorfas por transiccedilotildees de fases atraveacutes de anaacutelise teacutermica

13 Problemaacutetica

Em se tratando de atividade de extraccedilatildeo mineral as principais fon-

tes de degradaccedilatildeo satildeo a deposiccedilatildeo de material esteacuteri l e a deposiccedilatildeo

dos rejeitos decorrentes do processo de beneficiamento (IBRAM 1987)

O Conselho Nacional de Recursos Hiacutedricos (CNRH) define esteacuteri l

como qualquer material natildeo aproveitaacutevel como mineacuterio e descartado pela

operaccedilatildeo de lavra antes do beneficiamento em caraacuteter definit ivo ou tem-

poraacuterio Rejeito eacute definido como material descartado proveniente de

3

plantas de beneficiamento de mineacuterio (BRASIL 2002)

Em relaccedilatildeo ao esteacuteri l este natildeo apresenta problemas ambientais na

mineraccedilatildeo de bauxita pois a geraccedilatildeo desse resiacuteduo se daacute apenas

quando o mineacuterio precisa ser decapeado mas de maneira geral o esteacuteri l

de cobertura eacute depositado na proacutepria cava da qual o mineacuterio foi anteri-

ormente lavrado

O grande problema eacute a geraccedilatildeo de reje ito durante o beneficiamento

da bauxita Estes satildeo descartes de soacutelidos originados do overf low dos

hidrociclones com granulometria inferior a 400 mesh que satildeo armazena-

dos em barragem de rejeitos O ef luente eacute em forma de polpa (mistura

de soacutelido mineral e aacutegua) que geralmente contem 5 a 8 de soacutelidos

em peso e pH em torno de 70 (COELHO 2015)

A bacia de rejeito ou qualquer outro sistema de disposiccedilatildeo de re-

jeitos eacute uma estrutura de engenharia para contenccedilatildeo e deposiccedilatildeo de re-

siacuteduos originados de beneficiamento de mineacuterios captaccedilatildeo de aacutegua e

tratamento de ef luentes (BRASIL 2002) Os rejeitos de mineraccedilatildeo de

bauxita satildeo dispostos agrave superf iacutecie do terreno em locais preacute -seleciona-

dos e onde natildeo exista mineacuterio em subsuperfiacutecie ou em cavas antigas

Mesmo que os f inos da bauxita sejam de natureza soacutelida satildeo ori-

undos de um processo de lavagem resultando numa polpa ou seja o

rejeito de bauxita eacute inicialmente mais l iacutequido do que soacutelido

Assim a problemaacutetica levantada eacute qual os principais elementos

quiacutemicos e quais as principais fases mineraloacutegicas do rejeito de bauxita

da mina de Jurut i

14 Hipoacutetese

Levando-se em consideraccedilatildeo que a bauxita eacute composta basica-

mente de alumina (Al2O3) siacutel ica (SiO2) oacutexido de ferro (Fe2O3) e oacutexido

de titacircnio (TiO2) e que o processo de beneficiamento em Juruti envolve

apenas cominuiccedilatildeo (britagem) classif icaccedilatildeo (peneiramento e ciclona-

gem) lavagem (escrubagem) e f i lt ragem (f i lt ro prensa) eacute razoaacutevel espe-

rar que seu rejeito tambeacutem seja rico nesses mesmos componentes com

menor teor de alumina e maiores teores de siacutelica e ferro que no produto

f inal

4

Entretanto os demais oacutexidos que integram a bauxita satildeo muito va-

riados tanto em diversidade quanto em teores Aleacutem dos quatro oacutexidos

mais abundantes na bauxita espera -se encontrar no seu rejeito oacutexido de

caacutelcio (CaO) oacutexido de potaacutessio (K 2O) oacutexido de manganecircs (MnO) e oacutexido

de magneacutesio (MgO) em menores quantidades

15 Justificativa

O rejeito da bauxita na mina de Jurut i natildeo passa por qualquer anaacute-

lise ou tratamento antes de ser encaminhado para a bacia de rejeito onde

f ica depositado sem que haja nenhum monitoramento aleacutem daqueles re-

alizados na proacutepria estrutura da bacia de rejeito

Apesar de natildeo haver nenhum processo quiacutemico envolvido no be-

neficiamento da bauxita em Juruti isso natildeo garante que o rejeito gerado

natildeo represente perigo Os rejeitos de bauxita do Projeto Trombetas em

Oriximinaacute onde tambeacutem natildeo eacute usado qualquer processo quiacutemico causa-

ram alteraccedilotildees das caracteriacutest icas abioacuteticas e da estrutura das comuni-

dades de macroinvertebrados bentocircnicos 1 do Lago Batata (FONSECA e

ESTEVES 1999)

Estudos realizados em duas usinas de tratamento de bauxita da

Companhia Brasileira Alumiacutenio (CBA) em Minas Gerais por KURUSU et

al (2009) demonstraram que o rejeito ainda conteacutem grande quantid ade

de alumina sendo inclusive possivel seu reaproveitamento por meio da

f lotaccedilatildeo reversa

O primeiro passo para se encontrar uma alternativa para esses re-

siacuteduos eacute a sua caracterizaccedilatildeo Eacute necessaacuterio se definir o quecirc e quanto

estaacute sendo gerado quais suas caracteriacutest icas fiacutesico-quiacutemicas e quais as

possiacuteveis interaccedilotildees quiacutemicas Mesmo que nenhuma nova util idade seja

dada aos rejeitos conhececirc-los eacute importante tambeacutem para verif icar se

eles natildeo representam perigo para o meio ambiente

Por si soacute a necessidade de identif icar a composiccedilatildeo mineraloacutegica

do rejeito da bauxita justif ica a realizaccedilatildeo deste trabalho tendo em vista

1 Seres que se caracterizam por habitar o sedimento aquaacutetico ou sua superfiacutecie

5

que se precisa conhecer o que estaacute sendo gerado e em que quantidade

Mas haacute ainda a possibi l idade de se encontrar uma destinaccedilatildeo alternativa

para o rejeito contribuindo assim com a diminuiccedilatildeo do volume do mate-

rial descartado

16 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

Abordaremos a seguir alguns pontos que satildeo relevantes para

trabalho Iniciando com um breve histoacuterico do alumiacutenio e a gecircnese da

bauxita com foco no nos depoacutesitos amazocircnicos Em seguida discutiremos

a importacircncia econocircmica da bauxita da alumina e do alumiacutenio no Brasil

Posteriormente falaremos da lavra e do beneficiamento na mina da Alcoa

em Juruti com a f inalidade de explicar a origem do rejei to que eacute o objeto

de estudo deste trabalho Por f im abordaremos tanque de sedimentaccedilatildeo

e a barragem de rejeito destino f inal do rejeito

161 A Bauxita

Haacute oito mil anos na Peacutersia jaacute eram produzidos vasos com um tipo

de barro contendo oacutexido de alumiacutenio Trecircs mil anos depois egiacutepcios e

babilocircnios usavam uma substacircncia contendo alumina na fabricaccedilatildeo de

cosmeacuteticos e remeacutedios (ABAL 2015) Mas ateacute entatildeo natildeo se conhecia o

metal como o conhecemos hoje

Apesar de ser o terceiro metal mais abundante do p laneta2 o alu-

miacutenio natildeo eacute encontrado puro na natureza Seu mineacuterio mais comum eacute a

bauxita que recebeu esse nome por ter sido descoberta proacutexima agrave aldeia

de Lecircs Baux na Franccedila por Pierre Berthier em 1821 (SAMPAIO AN-

DRADE E DULTRA 20O5)

Em 1854 Henry Devil le obteve pela primeira vez o alumiacutenio por

via quiacutemica e no ano seguinte expocircs um lingote do metal que chamou a

atenccedilatildeo por ser muito mais leve que o ferro Jaacute o processo de obtenccedilatildeo

do alumiacutenio por meio da reduccedilatildeo eletroliacutet ica da alumina dissolvida em

banho fundido de criolita foi desenvolvido separadamente por Paul Louis

2 O Ferro eacute o primeiro (3463 - em massa) e o Magneacutesio eacute o segundo (127 - em massa) O Alumiacutenio

responde por 109 da massa do planeta (COSTA 1996)

6

Toussaint Heacuteroult na Franccedila e Charles Mart in Hall nos Estados Unidos

simultaneamente em 1886 (SERMETAL 2015)

Esse processo f icou conhecido como Hall -Heroacuteult e foi fundamental

para a induacutestria global de alumiacutenio Apesar de ter passado por vaacuterias

atualizaccedilotildees e ter algumas variaccedilotildees os princiacutepios do meacutetodo Hall -He-

roacuteult satildeo mantidos na induacutestria ateacute os dias de hoje

O Alumiacutenio eacute o elemento metaacutelico mais abundante na Crosta Con-

tinental (813 ) 3 e o terceiro elemento mais abundante na natureza logo

apoacutes o oxigecircnio e o sil iacutecio (em massa pois em volume o elemento mais

abundante eacute o Nitrogecircnio) Devido agrave elevada af inidade com o oxigecircnio

natildeo eacute costume encontrar o alumiacutenio como substacircncia elementar mas

sim em formas combinadas tais como oacutexidos ou sil icatos (COIMBRA

2015)

O processo para obtenccedilatildeo da alumina a partir da bauxita foi desen-

volvido e patenteado por Karl Josef Bayer em 1888 e se baseia na ele-

vada solubil idade dos minerais portadores de alumiacutenio em soluccedilatildeo com

soda caacuteustica De maneira bem resumida as etapas do processo Bayer

satildeo digestatildeo separaccedilatildeo da lama vermelha cristal izaccedilatildeo do hid roacutexido

de alumiacutenio e calcinaccedilatildeo (SILVA FILHO ALVES e DA MATA 2007)

Em meacutedia 5 t de bauxita precisam ser submetidas ao ataque de

014 t de soda caacuteustica para produzir 2 t de alumina que submetida a um

processo de reduccedilatildeo que consome em cerca 13000 kW produz 1 t de

alumiacutenio (MAacuteRTIRES 2011)

Em 2013 as reservas mundiais de bauxita eram de 29 bilhotildees de

toneladas 36 bi lhotildees de toneladas 124 das quais em solo brasileiro

com grande destaque para estado do Paraacute que possui os maiores depoacute-

sitos de bauxita metaluacutergica do paiacutes (SANTANA 2014) Segundo Maacutert i-

res (2001) cinco estados brasi leiros (Satildeo Paulo Paraacute Santa Catarina

Minas Gerais e Maranhatildeo) satildeo detentores de reservas de bauxita de grau

metaluacutergico Somente no estado de Paraacute encontram -se 908 dessas

reservas que quando somadas agraves reservas de Minas Gerais perfazem

983

3 O Ferro eacute menos abundantes na Crosta destacando-se no manto e no nuacutecleo do planeta O Magneacutesio

destaca-se no Manto e tambeacutem na Crosta Oceacircnica (Costa 1996)

7

A bauxita eacute o principal mineacuterio da regiatildeo Oeste do Paraacute sendo

explotada pela Mineraccedilatildeo Rio do Norte (MRN) nas minas de Porto Trom-

betas (Oriximinaacute e Terra Santa) e pela Aluminium Company of America

(ALCOA) na mina de Juruti (Juruti) Aleacutem disso a Norsh Hydro t ambeacutem

explota bauxita na cidade de Paragominas (Nordeste do estado) e a Vo-

torantim Metais pretende instalar um complexo para extrair o mineacuterio e

produzir alumina na cidade de Rondon do Paraacute (Sudeste do estado)

Para Sampaio e Neves (2002) o termo bauxita faz alusatildeo agrave rocha

bauxito a qual pode ter as seguintes constituintes principais a boehmita

AlOOH mais comum na Europa diaacutesporo AlO(OH) mais comum na Aacutesia

e a gibbsita Al(OH)3 mais comum em regiotildees de clima Tropical como nas

Ameacutericas do Sul e Central Esses minerais satildeo conhecidos como Oxi -

hidroacutexidos de Alumiacutenio Neste trabalho eacute uti l izado o termo bauxita refe-

rindo-se ao mineacuterio de alumiacutenio

Algumas bauxitas tecircm composiccedilatildeo que se aproxima agrave da gibbsita

todavia em sua maioria formam uma mistura contendo impurezas como

siacutel ica oacutexido de ferro t itacircnio e outros elementos Como consequecircncia a

bauxita natildeo eacute considerada uma espeacutecie mineral 4

De acordo com a aplicaccedilatildeo a bauxita eacute classif ica em metaluacutergica e

natildeo-metaluacutergica (refrataacuteria) A bauxita metaluacutergica eacute aplicada na obten-

ccedilatildeo da alumina que eacute transformada em alumiacutenio A bauxita natildeo -metaluacuter-

gica eacute usada principalmente na induacutestria de refrataacuterios mas sua aplica-

ccedilatildeo se daacute ainda em abrasivos cimentos argi losos induacutestria quiacutemica an-

tiderrapante retardador de chama soldas etc (SAMPAIO e NEVES

2002) Quimicamente a diferenccedila se daacute principalmente pelo teor de oacutexido

de ferro (Fe2O3) que na bauxita metaluacutergica chega a 30 enquanto na

natildeo-metaluacutergica natildeo passa de 5 No Brasil em torno de 92 da bauxita

apresenta altos teores de ferro sendo classif icadas como metaluacutergica

(QUARESMA 2015)

4 Espeacutecie Mineral Para ter essa denominaccedilatildeo eacute necessaacuterio ter as seguintes caracteriacutesticas Estado Soacutelido composiccedilatildeo quiacutemica definida estrutura interna na forma de arranjo geomeacutetrico organizado dos aacutetomos que os constituem origem inorgacircnica e natural A bauxita natildeo atende agrave 2ordf caracteriacutestica

8

As maiores empresas na explotaccedilatildeo de bauxita no mundo satildeo Co-

malco Alcan Alcoa Rio Tinto e BHP na Austraacutelia a CVG na Guineacute e a

MRN no Brasil Os dois maiores produtores de alumiacutenio do mundo satildeo

Estados Unidos e Canadaacute mesmo nenhum deles possuindo reservas de

bauxita sendo totalmente dependentes da importaccedilatildeo do mineacuterio

(IBRAM 2011)

Aleacutem da alumina outras fases tambeacutem podem estar presentes na

bauxita tais como quartzo (SiO2) hematita (Fe2O3) anataacutesio (TiO2) e

caulinita (Al2SiO5) Dessa forma a composiccedilatildeo quiacutemica de amostras des-

tes mineacuterios se destaca por apresentar elevado teor de alumiacutenio (Al)

acompanhado por ferro (Fe) si l iacutecio (Si) e t itacircnio (Ti) Outros eleme ntos

costumam estar presentes poreacutem em quantidades menores como Caacutelcio

(Ca) Potaacutessio (K) Manganecircs (Mn) e Magneacutesio (MgO Menos abundan-

tes ocorrem ainda Boro (B) Baacuterio (Ba) Beriacutel io (Be) Cobalto (Co)

Cromo (Cr) Cobre (Cu) Liacutet io (Li) Molibdecircnio (Mo) Chumbo (Pb) Esta-

nho (Sn) Estrocircncio (Sr) Vanaacutedio (V) Iacute trio (Y) Zinco (Zn) e Zircocircnio (Zr)

como elementos traccedilos ou seja na escala de parte por milhatildeo (ppm)

(SILVA e OLIVEIRA 1992)

Um trabalho mais recente de Leonardi Ladeira e Santos (2010)

com perf is bauxiacuteticos no sudeste do Brasil (Minas Gerais e Satildeo Paulo)

inclui ainda como seus possiacuteveis componentes Pentoacutexido de Foacutesforo

(P2O5) Oacutexido de Soacutedio (Na2O) Gaacutelio (Ga) Nioacutebio (Nb) Rubiacutedio (Rb) e

Toacuterio (Th) todos em ppm

Deve-se ressaltar que haacute outros minerais com alto teor de alumiacutenio

na natureza como a alunita (KAl 3(OH)6(SO4)2 e anort i ta (CaAl2Si2O8)

(SAMPAIO ANDRADE e DUTRA 2005) poreacutem a obtenccedilatildeo de alumiacutenio

a partir desses minerais seria muito cara inviabilizando economicamente

o processo

162 Gecircnese da Bauxita Amazocircnica

A concentraccedilatildeo de elementos quiacutemicos ou minerais acima da abun-

dacircncia normal da crosta terrestre formado por processos geoloacutegicos eacute

denominada depoacutesito mineral (CAVALTI NETO e ROCHA 2010) Os de-

poacutesitos contecircm minerais de mineacuterio que no caso da bauxita eacute a alumina

9

Os depoacutesitos de bauxita da regiatildeo amazocircnica satildeo formados a partir de

processos superf iciais especif icamente em depoacutesitos residuais Esses

depoacutesitos satildeo formados por processos intempeacutericos que atuam tra nsfor-

mando ou concentrando minerais originando assim as jazidas lateriacutet icas

(BIONDI 2004)

A Concentraccedilatildeo de minerais primaacuterios ocorre pela acumulaccedilatildeo re-

lativa do mineral de interesse Eacute o caso do foacutesforo na apatita do ni oacutebio

no pirocloro e do cromo na cromita No caso da formaccedilatildeo de novos

minerais ocorre a destruiccedilatildeo do mineral primaacuterio e formaccedilatildeo de outro

mineral Como exemplo temos a hematita (ferro) anataacutesio (t itacircnio) e a

gibbsita (alumiacutenio) (GIANNINI 2000)

O intemperismo pode ser de trecircs tipos f iacutesico bioloacutegico ou quiacute-

mico O intemperismo fiacutesico causa a fragmentaccedilatildeo da rocha sem promo-

ver mudanccedilas quiacutemicas e ocorre devido a variaccedilotildees no niacutevel de pres-

sotildees que levam agrave fadiga do material O intemperismo bioloacutegico eacute cau-

sado pela accedilatildeo de vegetais a traveacutes da accedilatildeo desagregadora de aacutecido

huacutemico que eacute uma soluccedilatildeo aacutecida resultante da extraccedilatildeo de componentes

orgacircnicos do solo ou do subsolo normalmente huacutemus por soluccedilotildees

aquosas percolantes (LEMES 2014)

Jaacute os processos que levam ao intemperismo quiacutemico satildeo aqueles

que por meio de reaccedilotildees quiacutemicas resultam na decomposiccedilatildeo da estru-

tura dos minerais sendo muito importantes em regiotildees de clima tropical

uacutemido Processos quiacutemicos que atuam sobre os minerais constituintes

das rochas dissoluccedilatildeo oxidaccedilatildeo reduccedilatildeo oxirreduccedilatildeo hidrataccedilatildeo l ixi-

viaccedilatildeo e troca de iacuteons Os fatores envolvidos satildeo faci l idade de acesso

da aacutegua e do ar no material rochoso reatividade do maciccedilo rochoso em

relaccedilatildeo agrave aacutegua grau de agressividade da aacutegua e tempo (LEMES 2014)

Somente o intemperismo quiacutemico eacute capaz de concentrar metais

Ele ocorre porque todos os principais minerais em rochas iacutegneas e me-

tamoacuterf icas e alguns minerais de rochas sedimentares satildeo instaacuteveis na

superfiacutecie da Terra Esses minerais se alteram para novos minerais

estaacuteveis os mais comuns satildeo os argilo -minerais principalmente cauli-

nita montmori l lonita e il ita Satildeo acompanhados por vaacuterios oacutexidos e hi-

10

droacutexidos part icularmente aqueles de ferro alumiacutenio e t i tacircnio Isso ex-

plica a presenccedila desses elementos na baux ita e tambeacutem no seu rejeito

(GIANNINI 2000)

A bauxita se forma em regiotildees tropicais e subtropicais por accedilatildeo

do intemperismo quiacutemico sobre rochas aluminossil icaacutet icas Apesar de ser

frequentemente descrita como um mineacuterio de alumiacutenio a bauxita natildeo eacute

uma espeacutecie mineral propriamente dita mas um material heterogecircneo

formado de uma mistura de hidroacutexidos de alumiacutenio hidratados

([AlOx(OH)3-2x] 0ltxlt1) contendo impurezas A proporccedilatildeo de gibbsita

boehmita e diaacutesporo varia dependendo da localizaccedilatildeo geograacutefica do mi-

neacuterio (JESUS 2011) No Brasil a gibbisita eacute o mineral mais comum na

bauxita

O mineral fonte da gibbsita eacute o feldspato potaacutessio que sob a accedilatildeo

da aacutegua e do aacutecido carbocircnico (ambos geralmente oriundos das chuvas)

reage formando a caulinita o bicarbonato a siacutel ica e l iberando iacuteons de

potaacutessio conforme descrito na equaccedilatildeo abaixo

2KAlSi3O8(s) + 2H2CO3(aq) + H2O = Al2Si2O5(OH)4(s) + 2K+(aq) + K-Feldspato Aacutecido Carbono Aacutegua Caul in i ta Iacuteons Potaacutessio

2HCO3-(aq) + 4SiO2(aq) (i) Bicarbonato Siacute l ica

O Alumiacutenio nessa reaccedilatildeo f ica retido nos minerais argilosos residu-

ais e oacutexidos A extraccedilatildeo de alumiacutenio de si l icatos eacute economicamente pro-

ibit iva entretanto em climas tropicais como na Amazocircnia paraense a

grande disponibi l idade de aacutegua permite o desenvolvimento intenso do

intemperismo quiacutemico de tal forma que a siacutel ica eacute removida da caulinita

e um hidroacutexido de alumiacutenio permanece como resiacuteduo Por isso o depoacutesito

eacute denominado residual (BIONDI 2004)

Se parte da massa da rocha original eacute perdida em soluccedilatildeo durante

o intemperismo a concentraccedilatildeo de Alumiacutenio aumenta ateacute que quantida-

des econocircmicas sejam ating idas no resiacuteduo Dessa forma a caulinita

reagindo com a aacutegua forma a gibbsita e o oacutexido de si l iacutecio conforme re-

presentado na equaccedilatildeo abaixo

11

Al2Si2O5(OH)4(s) + H2O = 2Al(OH)3(s) + 2SiO2(aq) ( i i) Caul ini ta Aacutegua Gibbs i ta Oacutexido de Si l iacutec io

Na praacutetica o produto f inal do intemperismo natildeo eacute o hidroacutexido puro

mas uma mistura de oacutexidos e hidroacutexidos de alumiacutenio com composiccedilatildeo

meacutedia de Al(OH)3 que eacute a Gibbsita (BIONDI 2004) As quantidades das

principais impurezas presentes na bauxita variam com a regiatildeo de ori-

gem causando alteraccedilotildees no aspecto f iacutesico do mineacuterio que pode variar

de um soacutelido marrom-escuro ferruginoso ateacute um soacutelido de cor creme

duro e cristal ino (CONSTANTINO et al 2002)

163 Importacircncia Econocircmica da Bauxita no Brasil

De acordo com Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas de Pesquisa

Mineral (ABPM) os maiores produtores mundiais de bauxita satildeo Austraacute-

lia Indoneacutesia China e Brasil com 30 19 15 e 13 respectiva-

mente do total anual de 260 milhotildees de toneladas (ABPM 2014)

Em 2013 o Brasil produziu 338 milhotildees de toneladas Desse total

a distribuiccedilatildeo por empresa estaacute representada na tabela 01

Tabela 01 Produccedilatildeo Brasileira de Bauxita por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

MRN 173 512 Norsk Hydro 75 222 Alcoa 55 163 VotorantimmdashCBA 29 86 Outras 06 17 TOTAL 338 1000

Fonte ABAL 2014

Vale ressaltar que os dados de produccedilatildeo de bauxita atendem ao

criteacuterio base uacutemida Isso tem a f inal idade de tornaacute-los comparaacuteveis aos

divulgados por vaacuterias fontes Especif icamente no ano de 2013 o teor

meacutedio de umidade da bauxita foi da ordem de 12

Os nuacutemeros de 2013 apontam que a produccedilatildeo nacional de bauxita

apresentou uma leve queda de 18 em relaccedilatildeo ao ano anterior A esta-

bil idade da produccedilatildeo pode ser explicada pela demanda constante e ao

12

custo de energia eleacutetrica tendo em vista que o setor eacute um grande con-

sumidor de energia eleacutetr ica para a produccedilatildeo de alumiacutenio primaacuterio (SAN-

TANA 2014)

O estado do Paraacute continuou sendo o maior produtor nacional do

mineacuterio em 2013 com mais de 29 milhotildees de toneladas de bauxita pro-

duzidas o que representa um percentual de 865 da produccedilatildeo brasi-

leira (SANTANA 2014) Os trecircs municiacutepios paraenses que produziram o

mineacuterio naquele ano foram Oriximinaacute (MRN) Paragominas (Norsk Hydro -

Mineraccedilatildeo Paragominas) e Jurut i (Alcoa)

A part ir de 2014 o projeto Trombetas da Mineraccedilatildeo Rio do Norte

situado no municiacutepio de Oriximinaacute passou a lavrar bauxita em minas

localizadas no municiacutepio de Terra Santa - PA mas o beneficiamento con-

tinua ocorrendo em Porto Trombetas elevando para quatro o nuacutemero de

municiacutepios produtores de mineacuterio de alumiacutenio no Paraacute

Aleacutem do Paraacute a bauxita eacute lavrada em Minas Gerais Satildeo Paulo

Santa Catarina Goiaacutes e Espiacuterito Santo Os 20 municiacutepios produtores de

bauxita nesses 6 estados estatildeo na tabela 02

Tabela 02

Ord Municipio UF CFEM(R$)

01 Paragominas PA 2899298704 02 Oriximinaacute PA 2659403701 03 Terra Santa PA 1547752217 04 Juruti PA 1361088670 05 Satildeo Sebastiatildeo da Vargem Alegre MG 185888440 06 Divinolacircndia SP 59038496 07 Miraiacute MG 43356891 08 Barro Alto GO 34995187 09 Santa Baacuterbara MG 16018373 10 Santa Rita do Novo Destino GO 30831728 11 Poccedilos de Caldas MG 34662671 12 Lavrinhas SP 25233345 13 Correia Pinto SC 14077688 14 Caldas MG 13119314 15 Andradas MG 4217475 16 Itamarati de Minas MG 1251590 17 Senador Amaral MG 1145099 18 Rosaacuterio da Limeira MG 170651 19 Paracatu MG 25872 20 Afonso Claacuteudio ES 12196

TOTAL Fonte DNPM 2016

13

De acordo com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral

(DNPM) em 2015 a mineraccedilatildeo paraense de bauxita recolheu CFEM no

valor de R$ 8467543292 Desse montante Jurut i contribuiu com R$

1361088670 equivalente a 16 do total Levando-se em consideraccedilatildeo

que 65 do valor recolhido satildeo repassados diretamente para o municiacutepio

produtor Jurut i fez jus a R$ 884707635 em 2015 meacutedia de R$

73725636 ao mecircs

Do total da bauxita comercial cerca de 90 eacute usada para a produ-

ccedilatildeo metaluacutergica da cadeia do alumiacutenio (alumina e alumiacutenio primaacuterio) e

o restante 10 usadas para outros f ins como refrataacuterio abrasivo ci-

mentos argilosos velas de igniccedilatildeo quiacutemica (sulfato de alumiacutenio) e ou-

tros (QUARESMA 2015) No Brasil esse percentual chega a 95

A produccedilatildeo nacional de Alumina em 2013 foi de 994Mt distribuiacuteda

em 6 grandes empresas AlunorteNorsk Hydro (Barcarena - PA) Alcoa

(Satildeo Luiacutes - MA e Poccedilos de Caldas - MG) BHP Bill iton (Satildeo Luiacutes - MA)

VotorantimCBA (Alumiacutenio - SP) Alcan (Satildeo Luiacutes - MA) e Hindalco (Ouro

Preto - MG) A produccedilatildeo eacute vista na tabela 03

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

AlunorteNorsk Hydro 5377 541 Alcoa 2186 220 BHP Billiton 1239 124 Votorantim-CBA 0792 80 Outras (Alcan e Hindalco) 0347 35 TOTAL 9941 1000

Fonte ABAL 2015

O estado do Paraacute com a AlunorteNorsk Hydro tambeacutem lidera o

Ranking na produccedilatildeo de Alumina com 541 sendo que empresa locali-

zada em Barcarena recebe bauxita da Norsk Hydro e tambeacutem da MRN

Jaacute a bauxita de Juruti eacute levada para Satildeo Luiacutes no Maranhatildeo estado

que natildeo possui mina de bauxita mas responde por 344 da produccedilatildeo

de alumina no complexo Alumar das empresas Alcoa e BHP Bill iton

Jaacute a Votorantim-CBA localizada em no estado de Satildeo Paulo res-

ponde por 8 da alumina brasileira enquanto Alcan e Hindalco em Minas

Gerais produzem 35 Isso se deve ao fato de a maioria da bauxita de

14

Minas Gerais ser do tipo refrataacuteria o mesmo ocorrendo em Santa Cata-

rina e Goiaacutes esses uacutelt imos que natildeo produzem alumina

Apenas cinco empresas produzem alumiacutenio primaacuterio no paiacutes Voto-

rantim-CBA (Alumiacutenio - SP) Albras (Barcarena - PA) Alumar (Satildeo Luiacutes

- MA) Alcoa (Poccedilos de Caldas - MG) e Novelis (Ouro Preto - MG) A

unidade de reduccedilatildeo do consoacutercio Alumar tem como principais acionistas

as empresas Alcoa Alumiacutenio SA e BHP Bil l iton Metais SA A dis tribui-

ccedilatildeo da produccedilatildeo de alumiacutenio por empresa estaacute na tabela 04

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (1000t) Participaccedilatildeo ()

Votorantim-CBA 4133 317 Albras 4055 311 Alumar 3651 280 Alcoa 782 60 Novelis 417 32 TOTAL 13038 1000

Fonte ABAL 2015

Como grande parte da alumina produzida no Paraacute e no Maranhatildeo

satildeo exportadas estes satildeo o segundo e o terceiro estado na produccedilatildeo de

alumiacutenio respectivamente sendo Satildeo Paulo o maior produtor do Brasil

Natildeo por acaso a Votorantim-CBA estaacute localizada na cidade de Alumiacutenio

- SP

164 A Lavra da Bauxita em Juruti - PA

Para se entender como ocorre a lavra eacute necessaacuterio conhecer o

perf i l do corpo mineral izado da mina A bauxita em Jurut i estaacute localizada

numa profundidade de 25m a 185m sendo um corpo mineral de origem

sedimentar que tem no maacuteximo 6m de espessura O perf i l l i toloacutegico da

mina de Jurut i eacute apresentado na f igura 01

15

Figura 01 Perf i l L i to loacutegico da Mina de Jurut i Fonte ALCOA apud AMARAL 2015

O horizonte abaixo do solo orgacircnico eacute argi loso de coloraccedilatildeo ama-

relada denominada argila belterra formada basicamente por caulinita e

gibbsita Trata-se de uma camada altamente porosa e permeaacutevel apesar

de se argi losa Sua espessura pode variar de 1 a ateacute 12 m (ALCOA apud

AMARAL 2015)

A camada de bauxita nodular eacute formada por estruturas na forma de

noacutedulos com tamanhos entre 05 e 2 cm presos em uma matriz argi losa

similar agrave da cobertura Os noacutedulos podem ser mais aluminosos ou mais

ferruginosos dependendo da altura em que se localiza no perf i l Quanto

maior a profundidade mais ferruginosos eles seratildeo Estatildeo sendo reali-

zados estudos para procurar meacutetodos de concentraccedilatildeo que viabil izem

seu aproveitamento econocircmico A espessura desta camada pode chegar

a 3 m (BRELAZ 2013)

O horizonte seguinte eacute de laterita tambeacutem denominada bauxita fer-

ruginosa onde o elevado teor de fer ro confere uma coloraccedilatildeo escura

Apresenta noacutedulos maiores que podem formar grandes agregados

quando cimentados por oacutexidos de ferro A espessura desta camada eacute

bastante variaacutevel podendo ter de alguns centiacutemetros a 3m (SOUZA

2014)

Na camada de bauxita maciccedila eacute onde ocorre a maior concentraccedilatildeo

16

de gibbsita Haacute tambeacutem a presenccedila tanto de oacutexidos de ferro como de

caulinita mas em uma proporccedilatildeo muito menor Quartzo pode ser encon-

trado mais proacuteximo da zona ferruginosa O topo desta camada eacute mais

massivo e conteacutem pouca argi la Agrave medida que aumenta a profundidade

a camada deixa de ser massiva e passa a se apresentar em blocos com

preenchimento de argi la entre eles Esta camada varia de 35 a 6m

(SOUZA 2014)

No horizonte inferior tem-se a presenccedila de material argi loso e

ainda gibbsita e jaacute natildeo possui importacircncia econocircmica denominado argi la

variegada

A lavra de bauxita em Jurut i eacute feita de modo tradicional a ceacuteu

aberto com a recuperaccedilatildeo da aacuterea sendo feita contemporaneamente com

a extraccedilatildeo do mineacuterio meacutetodo conhecido como lavra em tiras ou strip

mining Nesse meacutetodo a lavra progride por meio de uma seacuterie de corte s

paralelos na forma de trincheiras profundas denominadas de tiras

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material O pro-

cesso eacute realizado esquematicamente conforme a f igura 02

Figura 02 Esquema da lavra strip mining Fonte Souza 2014

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material Na f igura

03 eacute possiacutevel ver uma tira pronta para ser lavrada

17

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada Fonte BRELAZ 2013

A lavra da mina de Jurut i tem a seguinte sequecircncia

a supressatildeo vegetal

b remoccedilatildeo do solo orgacircnico

c decapeamento

d desmonte mecacircnico

e carregamento e

f transporte

Atualmente a exploraccedilatildeo da bauxita em Jurut i acontece em quatro

frentes de lavra todas no platocirc Capiranga Todo mineacuterio vindo das dife-

rentes frentes de lavra passa pelo processo de blendagem isso acontece

devido variaccedilotildees de teores de cada tira

A supressatildeo vegetal consiste no desmatamento de uma aacuterea e em

seguida carregamento a vegetaccedilatildeo destinando-a para sua util izaccedilatildeo f inal

de acordo com as normas ambientais Na mina de juruti a supressatildeo

vegetal eacute realizada por empresas terceir izadas Realiza -se previamente

o afugentamento e captura da fauna e posteriormente o manejo da f lora

para o ref lorestamento da aacuterea minerada

Esta atividade eacute realizada com operadores de moto serra que satildeo

encarregados de cortar arvores de meacutedio e grande porte (Diacircmetro na

Altura do Peito gt 80 cm) e executar o retalhamento das mesmas trans-

formando-as em toras Na f igura 04 eacute possiacutevel verif icar o trabalho dos

operadores de motosserra

18

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras

Fonte AMARAL 2015

Em seguida satildeo ut il izados tratores de es teiras D61 da Komatsu

(f igura 05) para a l impeza da aacuterea desmatada e escavadeiras que auxi-

l iam no carregamento da galhada em caminhotildees que transportam este

material para os depoacutesitos de esteacuteri l que satildeo locais estrateacutegico s de re-

conformaccedilatildeo de aacutereas degradadas com a atividade de lavra

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6

Fonte SOUZA 2014

Na mina de Juruti as galhadas satildeo depositadas no fundo das cavas

para auxiliar na revegetaccedilatildeo de aacutereas jaacute lavradas Jaacute as toras de madei-

ras satildeo transportadas usando-se carregadeiras de rodas WA200 Koma-

tsu e caminhatildeo madeireiro 2423 da Mercedes Bens para serem estoca-

das e direcionadas para o processo f inal junto aos oacutergatildeos competentes

A etapa de Remoccedilatildeo do solo orgacircnico compreende a retirada da

primeira camada do solo de coloraccedilatildeo escura com uma espessura apro-

ximada de 30 cm rica em nutrientes Util iza -se escavadeiras PC400 e

19

caminhotildees basculantes Scania P420 A f igura 06 mostra o momento do

carregamento do caminhatildeo

Figura 06 Carregamento do Topsoil

Fonte AMARAL 2015

O topsoil removido eacute transportado para cima do esteacuteril que foi re-

movido da t ira que jaacute foi lavrada para reconformaccedilatildeo da aacuterea degradada

com o objet ivo de que este solo orgacircnico (r ico em nutriente e contendo

sementes de aacutervores nativas raiacutezes galhos troncos e etc) recomponha

o solo e as aacutervores nativas cresccedilam novamente fazendo um ref loresta-

mento natural meacutetodo chamado de ldquomatildeo de Deusrdquo

Na f igura 07 foi destacado a camada de solo orgacircnico que foi de-

volvido para a aacuterea jaacute minerada Eacute possiacutevel perceber ainda que jaacute haacute

vegetaccedilatildeo oriunda do ref lorestamento natural

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil

Fonte SOUZA 2014

O decapeamento compreende a remoccedilatildeo da camada de esteacuteril que

varia entre 10 e 12 m de espessura A remoccedilatildeo do esteacuteri l eacute feita pela

20

empresa terceirizada UampM para isso ela conta com 04 tratores de estei-

ras TE D11 TCD (para decapeamento das tiras) com capacidade de re-

mover ateacute 44 msup3 de argila por laminada 01 trator de esteiras TE D9 T 01

trator de esteiras TE D6R (para reconformaccedilatildeo do esteacuteri l e apoio) 01

escavadeira EH 365 D com capacidade de movimentar ateacute 45 msup3 por

ciclo 01 escavadeira EH 349D com capacidade de movimentar ateacute 31

msup3 por ciclo (todas da CATERPILLAR) 07 caminhotildees basculante 4844

da Mercedes Bens com capacidade de transportar ateacute 17 msup3 por ciclo

01 moto niveladora para apoio 01 caminhatildeo comboio para abasteci-

mento dos equipamentos e 01 caminhatildeo pipa para umectaccedilatildeo das vias

(AMARAL 2015)

A liberaccedilatildeo do mineacuterio soacute acontece apoacutes a remoccedilatildeo da camada de

laterita Toda laterita removida eacute empurrada para aacuterea de bota fora e

tambeacutem util izada na construccedilatildeo conformaccedilatildeo e manutenccedilatildeo de vias de

acessos principais e intermediaacuterios que servem de traacutefego para maqui-

nas caminhotildees e caminhonetes A maior parte do esteacuteril eacute removida com

a lacircmina dos tratores processo esse que pode ser visto na f igura 0 8

Figura 08 Decapeamento com TE D11

Fonte AMARAL 2015

O desmonte da camada de bauxita eacute realizado no meacutetodo mecacircnico

tambeacutem com tratores TE D11 com auxil io um dispositivo em forma de

gancho denominado ldquo ripperrdquo que f ica acoplado na parte traseira do equi-

pamento que em contato com a rocha eacute capaz fragmentaacute-la Esse pro-

cesso eacute conhecido como escarif icaccedilatildeo A etapa de desmonte do mineacuterio

21

gera matacotildees que devem atender ao topsize (tamanho da capacidade

do britador) da planta que corresponde no a 12 m A f igura 09 mostra

um ripper f incado no mineacuterio realizando a escarif icaccedilatildeo

Figura 09 Escar if icaccedilatildeo com TE D11

Fonte AMARAL 2015

A tira em geral mede 200 m de comprimento e 25 m de largura e eacute

constituiacuteda de uma soacute bancada contendo de 07 ou 08 blocos (25 m X 25

m) As tiras possuem um padratildeo de nomenclatura na ordem alfabeacutetica

que vai de A a Z que satildeo demarcadas pela topografia no local com es-

taqueamento e bandeirolas numeradas

O carregamento e o transporte de mineacuterios satildeo feitos pela empresa

terceir izada O carregamento eacute feito por escavadeiras hidraacuteulicas EH

349D da caterpil lar que possui uma concha com capacidade de carregar

ateacute 31 msup3 de material uma lanccedila que juntamente com o braccedilo podem

alcanccedilar ateacute 6m de profundidade esteiras que lhe permite trafegar em

terrenos de d if iacuteceis acessos giro de 360ordm horaacuterio e anti -horaacuterio Eacute um

equipamento de porte meacutedio e tem capacidade de produzir ateacute 350 th

A f igura 10 mostra a escavadeira sobre a camada de mineacuterio realizando

o carregando no mesmo niacutevel do caminhatildeo o qual eacute visto jaacute cheio na

f igura 11

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

vi

FERREIRA Andson P Caracterizaccedilatildeo Tecnoloacutegica do Rejeito da

Planta de Beneficiamento de Bauxita em Juruti- Paraacute 2016 67 paacutegi-

nas Dissertaccedilatildeo de Mestrado em Recursos Naturais da Amazocircnia Aacuterea

de concentraccedilatildeo Bioprospecccedilatildeo e Manejo de Recursos Naturais da

Amazocircnia - Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Recursos Naturais da Ama-

zocircnia Universidade Federal do Oeste do Paraacute ndash UFOPA Santareacutem

2016

ABSTRACT

The need for technologically characterize the waste from bauxite

processing plant in Juruti-PA to identify with your position-chemical and

mineralogical led to this work with a view that is necessary to know what

is being generated and how much Concern about the bauxite mining

waste came up with the breaking of dams in Miraiacute -Gerais Gerais This

research was done by fluorescence spectrometry x-rays the x-ray diffrac-

tion and thermal analysis The x-ray fluorescence spectrometry indicated

the presence of thirteen chemical elements iron aluminum silicon tita-

nium zirconium calcium vanadium potassium chromium sulfur cobalt

niobium and chlorine It is noticed that the main mineralogical phases of

the waste are represented by gibbsite hemat ite kaolinite and anatase

The thermal analysis showed that the phase changes most signifi -tive only

occur at a temperature above 300 degC showing some of the waste heat

stability The results demonstrate that the components of the Juruti baux-

ite beneficiation rejects exhibit appreciable characteristics of civil engi-

neering pointing to the possibility of its use to increase the strength of

concrete

Key Words Mining Tailings Bauxite Juruti - PA

vii

SUMAacuteRIO Paacuteg

1 INTROCcedilAtildeO GERAL 01

11 Generalidades 01

12 Objetivos 02

13 Problemaacutetica 02

14 Hipoacutetese 03

15 Justif icativa 04

16 Revisatildeo Bibl iograacutef ica 05

161 A Bauxita 05

162 Gecircnese da Bauxita Amazocircnica 08

163 A Importacircncia Econocircmica da Bauxita 11

164 A Lavra da Bauxita em Juruti -PA 14

165 O Beneficiamento da Bauxita em Jurut i -PA 23

166 A Barragem de Rejeito 29

2 MATERIAIS E MEacuteTODOS 34

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo 34

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras 35

23 Teacutecnicas e Equipamentos 36

3 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 38

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios -X 38

32 Difratometria de Raios-X 42

33 Anaacutelise Teacutermica helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

4 CONCLUSAtildeO 51

REFEREcircNCIAS 53

viii

LISTA DE TABELAS

Paacuteg

Tabela 01 Produccedilatildeo Brasileira de Bauxita por Empresa em 2013 11

Tabela 02 Municiacutepios Brasileiros Produtores de Bauxita em 2015 12

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013 13

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013 14

Tabela 05 Cronograma de Amostragem 35

Tabela 06 Resultados da EFRX 38

ix

LISTA DE FIGURAS Paacuteg

Figura 01 Perf il Litoloacutegico da Mina de Jurut i 15

Figura 02 Esquema da Lavra Strip Mining 16

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada 17

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras 18

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6 18

Figura 06 Carregamento do Topsoil 19

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil 19

Figura 08 Decapeamento com TE D11 20

Figura 09 Escarif icaccedilatildeo com TE D11 21

Figura 10 Carregamento da Bauxita 22

Figura 11 Caminhatildeo com Bauxita 22

Figura 12 Etapas da lavra da Bauxita 23

Figura 13 Fluxograma do Beneficiamento da Bauxita em Jurut i 24

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio 24

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada 25

Figura 16Trommel 26

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo 27

Figura 18 Trem da Mina Jurut i 28

Figura 19 Embarque da Bauxita 28

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i 29

Figura 21 Lagoa de Sedimentaccedilatildeo 30

Figura 22 Barragem de Rejeito 30

Figura 23 Rio Contaminado com Rejeito de Bauxita 31

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Beneficiamento da Alcoa 32

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Jurut i 34

Figura 26 Difratogramas com Identif icaccedilatildeo dos P icos 43

Figura 27 Anaacutelise Termal 48

1

I

INTRODUCcedilAtildeO GERAL

11 Generalidades

O alumiacutenio eacute um metal cada vez mais necessaacuterio para o ser hu-

mano pois possui inuacutemeras aplicaccedilotildees e por isso sua demanda se man-

tem em alta haacute vaacuterios anos A uacutenica fonte economicamente viaacutevel de

alumiacutenio eacute a bauxita que tem o oacutexido de alumiacutenio como seu principal

componente Suas reservas mundiais satildeo 29 bilhotildees de toneladas das

quais 36 bilhotildees estatildeo no Brasil o que deixa o paiacutes com a terceira maior

reserva atraacutes de Guineacute e Austraacutelia (QUARESMA 2015)

Em 2013 a produccedilatildeo nacional de bauxita alcanccedilou 338 milhotildees de

toneladas deixando o Brasil como o quarto produtor mundial De acordo

com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral (DNPM) o Paraacute eacute

responsaacutevel por 865 da produccedilatildeo do paiacutes tendo nos municiacutepios de

Oriximinaacute Paragominas Jurut i e Terra Santa suas minas ativas que pro-

duzem cerca de 2924 milhotildees de toneladas anuais (DNPM 2016)

De acordo com Quaresma (2015) a recuperaccedilatildeo maacutessica da bauxita

eacute em meacutedia 70 Como 30 da bauxita lavrada eacute descartada durante

o processo de beneficiamento o Brasil gera anualmente cerca de 145

milhotildees de toneladas de rejeito do mineacuterio Esse material eacute armazenado

em grandes bacias de rejeitos o que gera um e levado custo em trans-

porte armazenamento e monitoramento para atender agraves normas ambi-

entais vigentes Em Minas Gerais dois casos de rompimento dessas bar-

ragens na cidade de Miraiacute (em 2006 e 2007) chamaram a atenccedilatildeo para

esse rejeito

O Departamento de Produccedilatildeo responsaacutevel pelo controle de quali-

dade na mineraccedilatildeo de bauxita em Juruti se preocupa em assegurar os

padrotildees exigidos pelos clientes que em geral incluem teores de alumina

ferro e siacutel ica aleacutem de umidade Entretanto ainda haacute uma carecircncia no

estudo e caracterizaccedilatildeo do rejeito produzido durante o processo de be-

neficiamento da bauxita

2

Neste trabalho eacute descrita pela primeira vez a caracterizaccedilatildeo tecno-

loacutegica de rejeitos da lavagem da bauxita coletados na bacia de rejeito

da usina de beneficiamento da mina de Jurut i (Paraacute) tendo em vista que

ateacute entatildeo apenas a lama vermelha tem sido alvo de estudos Para isso

foram util izadas as seguintes teacutecnicas analiacutet icas espectrometria de f lu-

orescecircncia de raios-x (EFRX) e difratometria de raios-x (DRX) Com os

resultados obtidos pretende-se contribuir com informaccedilotildees teacutecnicas

para estudos de importacircncia ambiental assim como reaproveitamento

destes materiais em aacutereas como a construccedilatildeo civi l

12 Objetivos

Os objetivos do trabalho foram divididos em objet ivos geral e

mais trecircs objet ivos especiacutef icos

121 Geral Caracterizar tecnologicamente o rejeito de bauxita da

mina de Jurut i-Pa

122 Especiacuteficos

Enumerar os elementos quiacutemicos maiores e traccedilos atraveacutes

da f luorescecircncia de raios-X

Identif icar as principais fases cristalinas por difraccedilatildeo de

raios-X

Complementar a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica das fases cris-

talinas e amorfas por transiccedilotildees de fases atraveacutes de anaacutelise teacutermica

13 Problemaacutetica

Em se tratando de atividade de extraccedilatildeo mineral as principais fon-

tes de degradaccedilatildeo satildeo a deposiccedilatildeo de material esteacuteri l e a deposiccedilatildeo

dos rejeitos decorrentes do processo de beneficiamento (IBRAM 1987)

O Conselho Nacional de Recursos Hiacutedricos (CNRH) define esteacuteri l

como qualquer material natildeo aproveitaacutevel como mineacuterio e descartado pela

operaccedilatildeo de lavra antes do beneficiamento em caraacuteter definit ivo ou tem-

poraacuterio Rejeito eacute definido como material descartado proveniente de

3

plantas de beneficiamento de mineacuterio (BRASIL 2002)

Em relaccedilatildeo ao esteacuteri l este natildeo apresenta problemas ambientais na

mineraccedilatildeo de bauxita pois a geraccedilatildeo desse resiacuteduo se daacute apenas

quando o mineacuterio precisa ser decapeado mas de maneira geral o esteacuteri l

de cobertura eacute depositado na proacutepria cava da qual o mineacuterio foi anteri-

ormente lavrado

O grande problema eacute a geraccedilatildeo de reje ito durante o beneficiamento

da bauxita Estes satildeo descartes de soacutelidos originados do overf low dos

hidrociclones com granulometria inferior a 400 mesh que satildeo armazena-

dos em barragem de rejeitos O ef luente eacute em forma de polpa (mistura

de soacutelido mineral e aacutegua) que geralmente contem 5 a 8 de soacutelidos

em peso e pH em torno de 70 (COELHO 2015)

A bacia de rejeito ou qualquer outro sistema de disposiccedilatildeo de re-

jeitos eacute uma estrutura de engenharia para contenccedilatildeo e deposiccedilatildeo de re-

siacuteduos originados de beneficiamento de mineacuterios captaccedilatildeo de aacutegua e

tratamento de ef luentes (BRASIL 2002) Os rejeitos de mineraccedilatildeo de

bauxita satildeo dispostos agrave superf iacutecie do terreno em locais preacute -seleciona-

dos e onde natildeo exista mineacuterio em subsuperfiacutecie ou em cavas antigas

Mesmo que os f inos da bauxita sejam de natureza soacutelida satildeo ori-

undos de um processo de lavagem resultando numa polpa ou seja o

rejeito de bauxita eacute inicialmente mais l iacutequido do que soacutelido

Assim a problemaacutetica levantada eacute qual os principais elementos

quiacutemicos e quais as principais fases mineraloacutegicas do rejeito de bauxita

da mina de Jurut i

14 Hipoacutetese

Levando-se em consideraccedilatildeo que a bauxita eacute composta basica-

mente de alumina (Al2O3) siacutel ica (SiO2) oacutexido de ferro (Fe2O3) e oacutexido

de titacircnio (TiO2) e que o processo de beneficiamento em Juruti envolve

apenas cominuiccedilatildeo (britagem) classif icaccedilatildeo (peneiramento e ciclona-

gem) lavagem (escrubagem) e f i lt ragem (f i lt ro prensa) eacute razoaacutevel espe-

rar que seu rejeito tambeacutem seja rico nesses mesmos componentes com

menor teor de alumina e maiores teores de siacutelica e ferro que no produto

f inal

4

Entretanto os demais oacutexidos que integram a bauxita satildeo muito va-

riados tanto em diversidade quanto em teores Aleacutem dos quatro oacutexidos

mais abundantes na bauxita espera -se encontrar no seu rejeito oacutexido de

caacutelcio (CaO) oacutexido de potaacutessio (K 2O) oacutexido de manganecircs (MnO) e oacutexido

de magneacutesio (MgO) em menores quantidades

15 Justificativa

O rejeito da bauxita na mina de Jurut i natildeo passa por qualquer anaacute-

lise ou tratamento antes de ser encaminhado para a bacia de rejeito onde

f ica depositado sem que haja nenhum monitoramento aleacutem daqueles re-

alizados na proacutepria estrutura da bacia de rejeito

Apesar de natildeo haver nenhum processo quiacutemico envolvido no be-

neficiamento da bauxita em Juruti isso natildeo garante que o rejeito gerado

natildeo represente perigo Os rejeitos de bauxita do Projeto Trombetas em

Oriximinaacute onde tambeacutem natildeo eacute usado qualquer processo quiacutemico causa-

ram alteraccedilotildees das caracteriacutest icas abioacuteticas e da estrutura das comuni-

dades de macroinvertebrados bentocircnicos 1 do Lago Batata (FONSECA e

ESTEVES 1999)

Estudos realizados em duas usinas de tratamento de bauxita da

Companhia Brasileira Alumiacutenio (CBA) em Minas Gerais por KURUSU et

al (2009) demonstraram que o rejeito ainda conteacutem grande quantid ade

de alumina sendo inclusive possivel seu reaproveitamento por meio da

f lotaccedilatildeo reversa

O primeiro passo para se encontrar uma alternativa para esses re-

siacuteduos eacute a sua caracterizaccedilatildeo Eacute necessaacuterio se definir o quecirc e quanto

estaacute sendo gerado quais suas caracteriacutest icas fiacutesico-quiacutemicas e quais as

possiacuteveis interaccedilotildees quiacutemicas Mesmo que nenhuma nova util idade seja

dada aos rejeitos conhececirc-los eacute importante tambeacutem para verif icar se

eles natildeo representam perigo para o meio ambiente

Por si soacute a necessidade de identif icar a composiccedilatildeo mineraloacutegica

do rejeito da bauxita justif ica a realizaccedilatildeo deste trabalho tendo em vista

1 Seres que se caracterizam por habitar o sedimento aquaacutetico ou sua superfiacutecie

5

que se precisa conhecer o que estaacute sendo gerado e em que quantidade

Mas haacute ainda a possibi l idade de se encontrar uma destinaccedilatildeo alternativa

para o rejeito contribuindo assim com a diminuiccedilatildeo do volume do mate-

rial descartado

16 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

Abordaremos a seguir alguns pontos que satildeo relevantes para

trabalho Iniciando com um breve histoacuterico do alumiacutenio e a gecircnese da

bauxita com foco no nos depoacutesitos amazocircnicos Em seguida discutiremos

a importacircncia econocircmica da bauxita da alumina e do alumiacutenio no Brasil

Posteriormente falaremos da lavra e do beneficiamento na mina da Alcoa

em Juruti com a f inalidade de explicar a origem do rejei to que eacute o objeto

de estudo deste trabalho Por f im abordaremos tanque de sedimentaccedilatildeo

e a barragem de rejeito destino f inal do rejeito

161 A Bauxita

Haacute oito mil anos na Peacutersia jaacute eram produzidos vasos com um tipo

de barro contendo oacutexido de alumiacutenio Trecircs mil anos depois egiacutepcios e

babilocircnios usavam uma substacircncia contendo alumina na fabricaccedilatildeo de

cosmeacuteticos e remeacutedios (ABAL 2015) Mas ateacute entatildeo natildeo se conhecia o

metal como o conhecemos hoje

Apesar de ser o terceiro metal mais abundante do p laneta2 o alu-

miacutenio natildeo eacute encontrado puro na natureza Seu mineacuterio mais comum eacute a

bauxita que recebeu esse nome por ter sido descoberta proacutexima agrave aldeia

de Lecircs Baux na Franccedila por Pierre Berthier em 1821 (SAMPAIO AN-

DRADE E DULTRA 20O5)

Em 1854 Henry Devil le obteve pela primeira vez o alumiacutenio por

via quiacutemica e no ano seguinte expocircs um lingote do metal que chamou a

atenccedilatildeo por ser muito mais leve que o ferro Jaacute o processo de obtenccedilatildeo

do alumiacutenio por meio da reduccedilatildeo eletroliacutet ica da alumina dissolvida em

banho fundido de criolita foi desenvolvido separadamente por Paul Louis

2 O Ferro eacute o primeiro (3463 - em massa) e o Magneacutesio eacute o segundo (127 - em massa) O Alumiacutenio

responde por 109 da massa do planeta (COSTA 1996)

6

Toussaint Heacuteroult na Franccedila e Charles Mart in Hall nos Estados Unidos

simultaneamente em 1886 (SERMETAL 2015)

Esse processo f icou conhecido como Hall -Heroacuteult e foi fundamental

para a induacutestria global de alumiacutenio Apesar de ter passado por vaacuterias

atualizaccedilotildees e ter algumas variaccedilotildees os princiacutepios do meacutetodo Hall -He-

roacuteult satildeo mantidos na induacutestria ateacute os dias de hoje

O Alumiacutenio eacute o elemento metaacutelico mais abundante na Crosta Con-

tinental (813 ) 3 e o terceiro elemento mais abundante na natureza logo

apoacutes o oxigecircnio e o sil iacutecio (em massa pois em volume o elemento mais

abundante eacute o Nitrogecircnio) Devido agrave elevada af inidade com o oxigecircnio

natildeo eacute costume encontrar o alumiacutenio como substacircncia elementar mas

sim em formas combinadas tais como oacutexidos ou sil icatos (COIMBRA

2015)

O processo para obtenccedilatildeo da alumina a partir da bauxita foi desen-

volvido e patenteado por Karl Josef Bayer em 1888 e se baseia na ele-

vada solubil idade dos minerais portadores de alumiacutenio em soluccedilatildeo com

soda caacuteustica De maneira bem resumida as etapas do processo Bayer

satildeo digestatildeo separaccedilatildeo da lama vermelha cristal izaccedilatildeo do hid roacutexido

de alumiacutenio e calcinaccedilatildeo (SILVA FILHO ALVES e DA MATA 2007)

Em meacutedia 5 t de bauxita precisam ser submetidas ao ataque de

014 t de soda caacuteustica para produzir 2 t de alumina que submetida a um

processo de reduccedilatildeo que consome em cerca 13000 kW produz 1 t de

alumiacutenio (MAacuteRTIRES 2011)

Em 2013 as reservas mundiais de bauxita eram de 29 bilhotildees de

toneladas 36 bi lhotildees de toneladas 124 das quais em solo brasileiro

com grande destaque para estado do Paraacute que possui os maiores depoacute-

sitos de bauxita metaluacutergica do paiacutes (SANTANA 2014) Segundo Maacutert i-

res (2001) cinco estados brasi leiros (Satildeo Paulo Paraacute Santa Catarina

Minas Gerais e Maranhatildeo) satildeo detentores de reservas de bauxita de grau

metaluacutergico Somente no estado de Paraacute encontram -se 908 dessas

reservas que quando somadas agraves reservas de Minas Gerais perfazem

983

3 O Ferro eacute menos abundantes na Crosta destacando-se no manto e no nuacutecleo do planeta O Magneacutesio

destaca-se no Manto e tambeacutem na Crosta Oceacircnica (Costa 1996)

7

A bauxita eacute o principal mineacuterio da regiatildeo Oeste do Paraacute sendo

explotada pela Mineraccedilatildeo Rio do Norte (MRN) nas minas de Porto Trom-

betas (Oriximinaacute e Terra Santa) e pela Aluminium Company of America

(ALCOA) na mina de Juruti (Juruti) Aleacutem disso a Norsh Hydro t ambeacutem

explota bauxita na cidade de Paragominas (Nordeste do estado) e a Vo-

torantim Metais pretende instalar um complexo para extrair o mineacuterio e

produzir alumina na cidade de Rondon do Paraacute (Sudeste do estado)

Para Sampaio e Neves (2002) o termo bauxita faz alusatildeo agrave rocha

bauxito a qual pode ter as seguintes constituintes principais a boehmita

AlOOH mais comum na Europa diaacutesporo AlO(OH) mais comum na Aacutesia

e a gibbsita Al(OH)3 mais comum em regiotildees de clima Tropical como nas

Ameacutericas do Sul e Central Esses minerais satildeo conhecidos como Oxi -

hidroacutexidos de Alumiacutenio Neste trabalho eacute uti l izado o termo bauxita refe-

rindo-se ao mineacuterio de alumiacutenio

Algumas bauxitas tecircm composiccedilatildeo que se aproxima agrave da gibbsita

todavia em sua maioria formam uma mistura contendo impurezas como

siacutel ica oacutexido de ferro t itacircnio e outros elementos Como consequecircncia a

bauxita natildeo eacute considerada uma espeacutecie mineral 4

De acordo com a aplicaccedilatildeo a bauxita eacute classif ica em metaluacutergica e

natildeo-metaluacutergica (refrataacuteria) A bauxita metaluacutergica eacute aplicada na obten-

ccedilatildeo da alumina que eacute transformada em alumiacutenio A bauxita natildeo -metaluacuter-

gica eacute usada principalmente na induacutestria de refrataacuterios mas sua aplica-

ccedilatildeo se daacute ainda em abrasivos cimentos argi losos induacutestria quiacutemica an-

tiderrapante retardador de chama soldas etc (SAMPAIO e NEVES

2002) Quimicamente a diferenccedila se daacute principalmente pelo teor de oacutexido

de ferro (Fe2O3) que na bauxita metaluacutergica chega a 30 enquanto na

natildeo-metaluacutergica natildeo passa de 5 No Brasil em torno de 92 da bauxita

apresenta altos teores de ferro sendo classif icadas como metaluacutergica

(QUARESMA 2015)

4 Espeacutecie Mineral Para ter essa denominaccedilatildeo eacute necessaacuterio ter as seguintes caracteriacutesticas Estado Soacutelido composiccedilatildeo quiacutemica definida estrutura interna na forma de arranjo geomeacutetrico organizado dos aacutetomos que os constituem origem inorgacircnica e natural A bauxita natildeo atende agrave 2ordf caracteriacutestica

8

As maiores empresas na explotaccedilatildeo de bauxita no mundo satildeo Co-

malco Alcan Alcoa Rio Tinto e BHP na Austraacutelia a CVG na Guineacute e a

MRN no Brasil Os dois maiores produtores de alumiacutenio do mundo satildeo

Estados Unidos e Canadaacute mesmo nenhum deles possuindo reservas de

bauxita sendo totalmente dependentes da importaccedilatildeo do mineacuterio

(IBRAM 2011)

Aleacutem da alumina outras fases tambeacutem podem estar presentes na

bauxita tais como quartzo (SiO2) hematita (Fe2O3) anataacutesio (TiO2) e

caulinita (Al2SiO5) Dessa forma a composiccedilatildeo quiacutemica de amostras des-

tes mineacuterios se destaca por apresentar elevado teor de alumiacutenio (Al)

acompanhado por ferro (Fe) si l iacutecio (Si) e t itacircnio (Ti) Outros eleme ntos

costumam estar presentes poreacutem em quantidades menores como Caacutelcio

(Ca) Potaacutessio (K) Manganecircs (Mn) e Magneacutesio (MgO Menos abundan-

tes ocorrem ainda Boro (B) Baacuterio (Ba) Beriacutel io (Be) Cobalto (Co)

Cromo (Cr) Cobre (Cu) Liacutet io (Li) Molibdecircnio (Mo) Chumbo (Pb) Esta-

nho (Sn) Estrocircncio (Sr) Vanaacutedio (V) Iacute trio (Y) Zinco (Zn) e Zircocircnio (Zr)

como elementos traccedilos ou seja na escala de parte por milhatildeo (ppm)

(SILVA e OLIVEIRA 1992)

Um trabalho mais recente de Leonardi Ladeira e Santos (2010)

com perf is bauxiacuteticos no sudeste do Brasil (Minas Gerais e Satildeo Paulo)

inclui ainda como seus possiacuteveis componentes Pentoacutexido de Foacutesforo

(P2O5) Oacutexido de Soacutedio (Na2O) Gaacutelio (Ga) Nioacutebio (Nb) Rubiacutedio (Rb) e

Toacuterio (Th) todos em ppm

Deve-se ressaltar que haacute outros minerais com alto teor de alumiacutenio

na natureza como a alunita (KAl 3(OH)6(SO4)2 e anort i ta (CaAl2Si2O8)

(SAMPAIO ANDRADE e DUTRA 2005) poreacutem a obtenccedilatildeo de alumiacutenio

a partir desses minerais seria muito cara inviabilizando economicamente

o processo

162 Gecircnese da Bauxita Amazocircnica

A concentraccedilatildeo de elementos quiacutemicos ou minerais acima da abun-

dacircncia normal da crosta terrestre formado por processos geoloacutegicos eacute

denominada depoacutesito mineral (CAVALTI NETO e ROCHA 2010) Os de-

poacutesitos contecircm minerais de mineacuterio que no caso da bauxita eacute a alumina

9

Os depoacutesitos de bauxita da regiatildeo amazocircnica satildeo formados a partir de

processos superf iciais especif icamente em depoacutesitos residuais Esses

depoacutesitos satildeo formados por processos intempeacutericos que atuam tra nsfor-

mando ou concentrando minerais originando assim as jazidas lateriacutet icas

(BIONDI 2004)

A Concentraccedilatildeo de minerais primaacuterios ocorre pela acumulaccedilatildeo re-

lativa do mineral de interesse Eacute o caso do foacutesforo na apatita do ni oacutebio

no pirocloro e do cromo na cromita No caso da formaccedilatildeo de novos

minerais ocorre a destruiccedilatildeo do mineral primaacuterio e formaccedilatildeo de outro

mineral Como exemplo temos a hematita (ferro) anataacutesio (t itacircnio) e a

gibbsita (alumiacutenio) (GIANNINI 2000)

O intemperismo pode ser de trecircs tipos f iacutesico bioloacutegico ou quiacute-

mico O intemperismo fiacutesico causa a fragmentaccedilatildeo da rocha sem promo-

ver mudanccedilas quiacutemicas e ocorre devido a variaccedilotildees no niacutevel de pres-

sotildees que levam agrave fadiga do material O intemperismo bioloacutegico eacute cau-

sado pela accedilatildeo de vegetais a traveacutes da accedilatildeo desagregadora de aacutecido

huacutemico que eacute uma soluccedilatildeo aacutecida resultante da extraccedilatildeo de componentes

orgacircnicos do solo ou do subsolo normalmente huacutemus por soluccedilotildees

aquosas percolantes (LEMES 2014)

Jaacute os processos que levam ao intemperismo quiacutemico satildeo aqueles

que por meio de reaccedilotildees quiacutemicas resultam na decomposiccedilatildeo da estru-

tura dos minerais sendo muito importantes em regiotildees de clima tropical

uacutemido Processos quiacutemicos que atuam sobre os minerais constituintes

das rochas dissoluccedilatildeo oxidaccedilatildeo reduccedilatildeo oxirreduccedilatildeo hidrataccedilatildeo l ixi-

viaccedilatildeo e troca de iacuteons Os fatores envolvidos satildeo faci l idade de acesso

da aacutegua e do ar no material rochoso reatividade do maciccedilo rochoso em

relaccedilatildeo agrave aacutegua grau de agressividade da aacutegua e tempo (LEMES 2014)

Somente o intemperismo quiacutemico eacute capaz de concentrar metais

Ele ocorre porque todos os principais minerais em rochas iacutegneas e me-

tamoacuterf icas e alguns minerais de rochas sedimentares satildeo instaacuteveis na

superfiacutecie da Terra Esses minerais se alteram para novos minerais

estaacuteveis os mais comuns satildeo os argilo -minerais principalmente cauli-

nita montmori l lonita e il ita Satildeo acompanhados por vaacuterios oacutexidos e hi-

10

droacutexidos part icularmente aqueles de ferro alumiacutenio e t i tacircnio Isso ex-

plica a presenccedila desses elementos na baux ita e tambeacutem no seu rejeito

(GIANNINI 2000)

A bauxita se forma em regiotildees tropicais e subtropicais por accedilatildeo

do intemperismo quiacutemico sobre rochas aluminossil icaacutet icas Apesar de ser

frequentemente descrita como um mineacuterio de alumiacutenio a bauxita natildeo eacute

uma espeacutecie mineral propriamente dita mas um material heterogecircneo

formado de uma mistura de hidroacutexidos de alumiacutenio hidratados

([AlOx(OH)3-2x] 0ltxlt1) contendo impurezas A proporccedilatildeo de gibbsita

boehmita e diaacutesporo varia dependendo da localizaccedilatildeo geograacutefica do mi-

neacuterio (JESUS 2011) No Brasil a gibbisita eacute o mineral mais comum na

bauxita

O mineral fonte da gibbsita eacute o feldspato potaacutessio que sob a accedilatildeo

da aacutegua e do aacutecido carbocircnico (ambos geralmente oriundos das chuvas)

reage formando a caulinita o bicarbonato a siacutel ica e l iberando iacuteons de

potaacutessio conforme descrito na equaccedilatildeo abaixo

2KAlSi3O8(s) + 2H2CO3(aq) + H2O = Al2Si2O5(OH)4(s) + 2K+(aq) + K-Feldspato Aacutecido Carbono Aacutegua Caul in i ta Iacuteons Potaacutessio

2HCO3-(aq) + 4SiO2(aq) (i) Bicarbonato Siacute l ica

O Alumiacutenio nessa reaccedilatildeo f ica retido nos minerais argilosos residu-

ais e oacutexidos A extraccedilatildeo de alumiacutenio de si l icatos eacute economicamente pro-

ibit iva entretanto em climas tropicais como na Amazocircnia paraense a

grande disponibi l idade de aacutegua permite o desenvolvimento intenso do

intemperismo quiacutemico de tal forma que a siacutel ica eacute removida da caulinita

e um hidroacutexido de alumiacutenio permanece como resiacuteduo Por isso o depoacutesito

eacute denominado residual (BIONDI 2004)

Se parte da massa da rocha original eacute perdida em soluccedilatildeo durante

o intemperismo a concentraccedilatildeo de Alumiacutenio aumenta ateacute que quantida-

des econocircmicas sejam ating idas no resiacuteduo Dessa forma a caulinita

reagindo com a aacutegua forma a gibbsita e o oacutexido de si l iacutecio conforme re-

presentado na equaccedilatildeo abaixo

11

Al2Si2O5(OH)4(s) + H2O = 2Al(OH)3(s) + 2SiO2(aq) ( i i) Caul ini ta Aacutegua Gibbs i ta Oacutexido de Si l iacutec io

Na praacutetica o produto f inal do intemperismo natildeo eacute o hidroacutexido puro

mas uma mistura de oacutexidos e hidroacutexidos de alumiacutenio com composiccedilatildeo

meacutedia de Al(OH)3 que eacute a Gibbsita (BIONDI 2004) As quantidades das

principais impurezas presentes na bauxita variam com a regiatildeo de ori-

gem causando alteraccedilotildees no aspecto f iacutesico do mineacuterio que pode variar

de um soacutelido marrom-escuro ferruginoso ateacute um soacutelido de cor creme

duro e cristal ino (CONSTANTINO et al 2002)

163 Importacircncia Econocircmica da Bauxita no Brasil

De acordo com Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas de Pesquisa

Mineral (ABPM) os maiores produtores mundiais de bauxita satildeo Austraacute-

lia Indoneacutesia China e Brasil com 30 19 15 e 13 respectiva-

mente do total anual de 260 milhotildees de toneladas (ABPM 2014)

Em 2013 o Brasil produziu 338 milhotildees de toneladas Desse total

a distribuiccedilatildeo por empresa estaacute representada na tabela 01

Tabela 01 Produccedilatildeo Brasileira de Bauxita por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

MRN 173 512 Norsk Hydro 75 222 Alcoa 55 163 VotorantimmdashCBA 29 86 Outras 06 17 TOTAL 338 1000

Fonte ABAL 2014

Vale ressaltar que os dados de produccedilatildeo de bauxita atendem ao

criteacuterio base uacutemida Isso tem a f inal idade de tornaacute-los comparaacuteveis aos

divulgados por vaacuterias fontes Especif icamente no ano de 2013 o teor

meacutedio de umidade da bauxita foi da ordem de 12

Os nuacutemeros de 2013 apontam que a produccedilatildeo nacional de bauxita

apresentou uma leve queda de 18 em relaccedilatildeo ao ano anterior A esta-

bil idade da produccedilatildeo pode ser explicada pela demanda constante e ao

12

custo de energia eleacutetrica tendo em vista que o setor eacute um grande con-

sumidor de energia eleacutetr ica para a produccedilatildeo de alumiacutenio primaacuterio (SAN-

TANA 2014)

O estado do Paraacute continuou sendo o maior produtor nacional do

mineacuterio em 2013 com mais de 29 milhotildees de toneladas de bauxita pro-

duzidas o que representa um percentual de 865 da produccedilatildeo brasi-

leira (SANTANA 2014) Os trecircs municiacutepios paraenses que produziram o

mineacuterio naquele ano foram Oriximinaacute (MRN) Paragominas (Norsk Hydro -

Mineraccedilatildeo Paragominas) e Jurut i (Alcoa)

A part ir de 2014 o projeto Trombetas da Mineraccedilatildeo Rio do Norte

situado no municiacutepio de Oriximinaacute passou a lavrar bauxita em minas

localizadas no municiacutepio de Terra Santa - PA mas o beneficiamento con-

tinua ocorrendo em Porto Trombetas elevando para quatro o nuacutemero de

municiacutepios produtores de mineacuterio de alumiacutenio no Paraacute

Aleacutem do Paraacute a bauxita eacute lavrada em Minas Gerais Satildeo Paulo

Santa Catarina Goiaacutes e Espiacuterito Santo Os 20 municiacutepios produtores de

bauxita nesses 6 estados estatildeo na tabela 02

Tabela 02

Ord Municipio UF CFEM(R$)

01 Paragominas PA 2899298704 02 Oriximinaacute PA 2659403701 03 Terra Santa PA 1547752217 04 Juruti PA 1361088670 05 Satildeo Sebastiatildeo da Vargem Alegre MG 185888440 06 Divinolacircndia SP 59038496 07 Miraiacute MG 43356891 08 Barro Alto GO 34995187 09 Santa Baacuterbara MG 16018373 10 Santa Rita do Novo Destino GO 30831728 11 Poccedilos de Caldas MG 34662671 12 Lavrinhas SP 25233345 13 Correia Pinto SC 14077688 14 Caldas MG 13119314 15 Andradas MG 4217475 16 Itamarati de Minas MG 1251590 17 Senador Amaral MG 1145099 18 Rosaacuterio da Limeira MG 170651 19 Paracatu MG 25872 20 Afonso Claacuteudio ES 12196

TOTAL Fonte DNPM 2016

13

De acordo com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral

(DNPM) em 2015 a mineraccedilatildeo paraense de bauxita recolheu CFEM no

valor de R$ 8467543292 Desse montante Jurut i contribuiu com R$

1361088670 equivalente a 16 do total Levando-se em consideraccedilatildeo

que 65 do valor recolhido satildeo repassados diretamente para o municiacutepio

produtor Jurut i fez jus a R$ 884707635 em 2015 meacutedia de R$

73725636 ao mecircs

Do total da bauxita comercial cerca de 90 eacute usada para a produ-

ccedilatildeo metaluacutergica da cadeia do alumiacutenio (alumina e alumiacutenio primaacuterio) e

o restante 10 usadas para outros f ins como refrataacuterio abrasivo ci-

mentos argilosos velas de igniccedilatildeo quiacutemica (sulfato de alumiacutenio) e ou-

tros (QUARESMA 2015) No Brasil esse percentual chega a 95

A produccedilatildeo nacional de Alumina em 2013 foi de 994Mt distribuiacuteda

em 6 grandes empresas AlunorteNorsk Hydro (Barcarena - PA) Alcoa

(Satildeo Luiacutes - MA e Poccedilos de Caldas - MG) BHP Bill iton (Satildeo Luiacutes - MA)

VotorantimCBA (Alumiacutenio - SP) Alcan (Satildeo Luiacutes - MA) e Hindalco (Ouro

Preto - MG) A produccedilatildeo eacute vista na tabela 03

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

AlunorteNorsk Hydro 5377 541 Alcoa 2186 220 BHP Billiton 1239 124 Votorantim-CBA 0792 80 Outras (Alcan e Hindalco) 0347 35 TOTAL 9941 1000

Fonte ABAL 2015

O estado do Paraacute com a AlunorteNorsk Hydro tambeacutem lidera o

Ranking na produccedilatildeo de Alumina com 541 sendo que empresa locali-

zada em Barcarena recebe bauxita da Norsk Hydro e tambeacutem da MRN

Jaacute a bauxita de Juruti eacute levada para Satildeo Luiacutes no Maranhatildeo estado

que natildeo possui mina de bauxita mas responde por 344 da produccedilatildeo

de alumina no complexo Alumar das empresas Alcoa e BHP Bill iton

Jaacute a Votorantim-CBA localizada em no estado de Satildeo Paulo res-

ponde por 8 da alumina brasileira enquanto Alcan e Hindalco em Minas

Gerais produzem 35 Isso se deve ao fato de a maioria da bauxita de

14

Minas Gerais ser do tipo refrataacuteria o mesmo ocorrendo em Santa Cata-

rina e Goiaacutes esses uacutelt imos que natildeo produzem alumina

Apenas cinco empresas produzem alumiacutenio primaacuterio no paiacutes Voto-

rantim-CBA (Alumiacutenio - SP) Albras (Barcarena - PA) Alumar (Satildeo Luiacutes

- MA) Alcoa (Poccedilos de Caldas - MG) e Novelis (Ouro Preto - MG) A

unidade de reduccedilatildeo do consoacutercio Alumar tem como principais acionistas

as empresas Alcoa Alumiacutenio SA e BHP Bil l iton Metais SA A dis tribui-

ccedilatildeo da produccedilatildeo de alumiacutenio por empresa estaacute na tabela 04

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (1000t) Participaccedilatildeo ()

Votorantim-CBA 4133 317 Albras 4055 311 Alumar 3651 280 Alcoa 782 60 Novelis 417 32 TOTAL 13038 1000

Fonte ABAL 2015

Como grande parte da alumina produzida no Paraacute e no Maranhatildeo

satildeo exportadas estes satildeo o segundo e o terceiro estado na produccedilatildeo de

alumiacutenio respectivamente sendo Satildeo Paulo o maior produtor do Brasil

Natildeo por acaso a Votorantim-CBA estaacute localizada na cidade de Alumiacutenio

- SP

164 A Lavra da Bauxita em Juruti - PA

Para se entender como ocorre a lavra eacute necessaacuterio conhecer o

perf i l do corpo mineral izado da mina A bauxita em Jurut i estaacute localizada

numa profundidade de 25m a 185m sendo um corpo mineral de origem

sedimentar que tem no maacuteximo 6m de espessura O perf i l l i toloacutegico da

mina de Jurut i eacute apresentado na f igura 01

15

Figura 01 Perf i l L i to loacutegico da Mina de Jurut i Fonte ALCOA apud AMARAL 2015

O horizonte abaixo do solo orgacircnico eacute argi loso de coloraccedilatildeo ama-

relada denominada argila belterra formada basicamente por caulinita e

gibbsita Trata-se de uma camada altamente porosa e permeaacutevel apesar

de se argi losa Sua espessura pode variar de 1 a ateacute 12 m (ALCOA apud

AMARAL 2015)

A camada de bauxita nodular eacute formada por estruturas na forma de

noacutedulos com tamanhos entre 05 e 2 cm presos em uma matriz argi losa

similar agrave da cobertura Os noacutedulos podem ser mais aluminosos ou mais

ferruginosos dependendo da altura em que se localiza no perf i l Quanto

maior a profundidade mais ferruginosos eles seratildeo Estatildeo sendo reali-

zados estudos para procurar meacutetodos de concentraccedilatildeo que viabil izem

seu aproveitamento econocircmico A espessura desta camada pode chegar

a 3 m (BRELAZ 2013)

O horizonte seguinte eacute de laterita tambeacutem denominada bauxita fer-

ruginosa onde o elevado teor de fer ro confere uma coloraccedilatildeo escura

Apresenta noacutedulos maiores que podem formar grandes agregados

quando cimentados por oacutexidos de ferro A espessura desta camada eacute

bastante variaacutevel podendo ter de alguns centiacutemetros a 3m (SOUZA

2014)

Na camada de bauxita maciccedila eacute onde ocorre a maior concentraccedilatildeo

16

de gibbsita Haacute tambeacutem a presenccedila tanto de oacutexidos de ferro como de

caulinita mas em uma proporccedilatildeo muito menor Quartzo pode ser encon-

trado mais proacuteximo da zona ferruginosa O topo desta camada eacute mais

massivo e conteacutem pouca argi la Agrave medida que aumenta a profundidade

a camada deixa de ser massiva e passa a se apresentar em blocos com

preenchimento de argi la entre eles Esta camada varia de 35 a 6m

(SOUZA 2014)

No horizonte inferior tem-se a presenccedila de material argi loso e

ainda gibbsita e jaacute natildeo possui importacircncia econocircmica denominado argi la

variegada

A lavra de bauxita em Jurut i eacute feita de modo tradicional a ceacuteu

aberto com a recuperaccedilatildeo da aacuterea sendo feita contemporaneamente com

a extraccedilatildeo do mineacuterio meacutetodo conhecido como lavra em tiras ou strip

mining Nesse meacutetodo a lavra progride por meio de uma seacuterie de corte s

paralelos na forma de trincheiras profundas denominadas de tiras

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material O pro-

cesso eacute realizado esquematicamente conforme a f igura 02

Figura 02 Esquema da lavra strip mining Fonte Souza 2014

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material Na f igura

03 eacute possiacutevel ver uma tira pronta para ser lavrada

17

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada Fonte BRELAZ 2013

A lavra da mina de Jurut i tem a seguinte sequecircncia

a supressatildeo vegetal

b remoccedilatildeo do solo orgacircnico

c decapeamento

d desmonte mecacircnico

e carregamento e

f transporte

Atualmente a exploraccedilatildeo da bauxita em Jurut i acontece em quatro

frentes de lavra todas no platocirc Capiranga Todo mineacuterio vindo das dife-

rentes frentes de lavra passa pelo processo de blendagem isso acontece

devido variaccedilotildees de teores de cada tira

A supressatildeo vegetal consiste no desmatamento de uma aacuterea e em

seguida carregamento a vegetaccedilatildeo destinando-a para sua util izaccedilatildeo f inal

de acordo com as normas ambientais Na mina de juruti a supressatildeo

vegetal eacute realizada por empresas terceir izadas Realiza -se previamente

o afugentamento e captura da fauna e posteriormente o manejo da f lora

para o ref lorestamento da aacuterea minerada

Esta atividade eacute realizada com operadores de moto serra que satildeo

encarregados de cortar arvores de meacutedio e grande porte (Diacircmetro na

Altura do Peito gt 80 cm) e executar o retalhamento das mesmas trans-

formando-as em toras Na f igura 04 eacute possiacutevel verif icar o trabalho dos

operadores de motosserra

18

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras

Fonte AMARAL 2015

Em seguida satildeo ut il izados tratores de es teiras D61 da Komatsu

(f igura 05) para a l impeza da aacuterea desmatada e escavadeiras que auxi-

l iam no carregamento da galhada em caminhotildees que transportam este

material para os depoacutesitos de esteacuteri l que satildeo locais estrateacutegico s de re-

conformaccedilatildeo de aacutereas degradadas com a atividade de lavra

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6

Fonte SOUZA 2014

Na mina de Juruti as galhadas satildeo depositadas no fundo das cavas

para auxiliar na revegetaccedilatildeo de aacutereas jaacute lavradas Jaacute as toras de madei-

ras satildeo transportadas usando-se carregadeiras de rodas WA200 Koma-

tsu e caminhatildeo madeireiro 2423 da Mercedes Bens para serem estoca-

das e direcionadas para o processo f inal junto aos oacutergatildeos competentes

A etapa de Remoccedilatildeo do solo orgacircnico compreende a retirada da

primeira camada do solo de coloraccedilatildeo escura com uma espessura apro-

ximada de 30 cm rica em nutrientes Util iza -se escavadeiras PC400 e

19

caminhotildees basculantes Scania P420 A f igura 06 mostra o momento do

carregamento do caminhatildeo

Figura 06 Carregamento do Topsoil

Fonte AMARAL 2015

O topsoil removido eacute transportado para cima do esteacuteril que foi re-

movido da t ira que jaacute foi lavrada para reconformaccedilatildeo da aacuterea degradada

com o objet ivo de que este solo orgacircnico (r ico em nutriente e contendo

sementes de aacutervores nativas raiacutezes galhos troncos e etc) recomponha

o solo e as aacutervores nativas cresccedilam novamente fazendo um ref loresta-

mento natural meacutetodo chamado de ldquomatildeo de Deusrdquo

Na f igura 07 foi destacado a camada de solo orgacircnico que foi de-

volvido para a aacuterea jaacute minerada Eacute possiacutevel perceber ainda que jaacute haacute

vegetaccedilatildeo oriunda do ref lorestamento natural

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil

Fonte SOUZA 2014

O decapeamento compreende a remoccedilatildeo da camada de esteacuteril que

varia entre 10 e 12 m de espessura A remoccedilatildeo do esteacuteri l eacute feita pela

20

empresa terceirizada UampM para isso ela conta com 04 tratores de estei-

ras TE D11 TCD (para decapeamento das tiras) com capacidade de re-

mover ateacute 44 msup3 de argila por laminada 01 trator de esteiras TE D9 T 01

trator de esteiras TE D6R (para reconformaccedilatildeo do esteacuteri l e apoio) 01

escavadeira EH 365 D com capacidade de movimentar ateacute 45 msup3 por

ciclo 01 escavadeira EH 349D com capacidade de movimentar ateacute 31

msup3 por ciclo (todas da CATERPILLAR) 07 caminhotildees basculante 4844

da Mercedes Bens com capacidade de transportar ateacute 17 msup3 por ciclo

01 moto niveladora para apoio 01 caminhatildeo comboio para abasteci-

mento dos equipamentos e 01 caminhatildeo pipa para umectaccedilatildeo das vias

(AMARAL 2015)

A liberaccedilatildeo do mineacuterio soacute acontece apoacutes a remoccedilatildeo da camada de

laterita Toda laterita removida eacute empurrada para aacuterea de bota fora e

tambeacutem util izada na construccedilatildeo conformaccedilatildeo e manutenccedilatildeo de vias de

acessos principais e intermediaacuterios que servem de traacutefego para maqui-

nas caminhotildees e caminhonetes A maior parte do esteacuteril eacute removida com

a lacircmina dos tratores processo esse que pode ser visto na f igura 0 8

Figura 08 Decapeamento com TE D11

Fonte AMARAL 2015

O desmonte da camada de bauxita eacute realizado no meacutetodo mecacircnico

tambeacutem com tratores TE D11 com auxil io um dispositivo em forma de

gancho denominado ldquo ripperrdquo que f ica acoplado na parte traseira do equi-

pamento que em contato com a rocha eacute capaz fragmentaacute-la Esse pro-

cesso eacute conhecido como escarif icaccedilatildeo A etapa de desmonte do mineacuterio

21

gera matacotildees que devem atender ao topsize (tamanho da capacidade

do britador) da planta que corresponde no a 12 m A f igura 09 mostra

um ripper f incado no mineacuterio realizando a escarif icaccedilatildeo

Figura 09 Escar if icaccedilatildeo com TE D11

Fonte AMARAL 2015

A tira em geral mede 200 m de comprimento e 25 m de largura e eacute

constituiacuteda de uma soacute bancada contendo de 07 ou 08 blocos (25 m X 25

m) As tiras possuem um padratildeo de nomenclatura na ordem alfabeacutetica

que vai de A a Z que satildeo demarcadas pela topografia no local com es-

taqueamento e bandeirolas numeradas

O carregamento e o transporte de mineacuterios satildeo feitos pela empresa

terceir izada O carregamento eacute feito por escavadeiras hidraacuteulicas EH

349D da caterpil lar que possui uma concha com capacidade de carregar

ateacute 31 msup3 de material uma lanccedila que juntamente com o braccedilo podem

alcanccedilar ateacute 6m de profundidade esteiras que lhe permite trafegar em

terrenos de d if iacuteceis acessos giro de 360ordm horaacuterio e anti -horaacuterio Eacute um

equipamento de porte meacutedio e tem capacidade de produzir ateacute 350 th

A f igura 10 mostra a escavadeira sobre a camada de mineacuterio realizando

o carregando no mesmo niacutevel do caminhatildeo o qual eacute visto jaacute cheio na

f igura 11

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

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mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

vii

SUMAacuteRIO Paacuteg

1 INTROCcedilAtildeO GERAL 01

11 Generalidades 01

12 Objetivos 02

13 Problemaacutetica 02

14 Hipoacutetese 03

15 Justif icativa 04

16 Revisatildeo Bibl iograacutef ica 05

161 A Bauxita 05

162 Gecircnese da Bauxita Amazocircnica 08

163 A Importacircncia Econocircmica da Bauxita 11

164 A Lavra da Bauxita em Juruti -PA 14

165 O Beneficiamento da Bauxita em Jurut i -PA 23

166 A Barragem de Rejeito 29

2 MATERIAIS E MEacuteTODOS 34

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo 34

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras 35

23 Teacutecnicas e Equipamentos 36

3 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 38

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios -X 38

32 Difratometria de Raios-X 42

33 Anaacutelise Teacutermica helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

4 CONCLUSAtildeO 51

REFEREcircNCIAS 53

viii

LISTA DE TABELAS

Paacuteg

Tabela 01 Produccedilatildeo Brasileira de Bauxita por Empresa em 2013 11

Tabela 02 Municiacutepios Brasileiros Produtores de Bauxita em 2015 12

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013 13

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013 14

Tabela 05 Cronograma de Amostragem 35

Tabela 06 Resultados da EFRX 38

ix

LISTA DE FIGURAS Paacuteg

Figura 01 Perf il Litoloacutegico da Mina de Jurut i 15

Figura 02 Esquema da Lavra Strip Mining 16

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada 17

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras 18

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6 18

Figura 06 Carregamento do Topsoil 19

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil 19

Figura 08 Decapeamento com TE D11 20

Figura 09 Escarif icaccedilatildeo com TE D11 21

Figura 10 Carregamento da Bauxita 22

Figura 11 Caminhatildeo com Bauxita 22

Figura 12 Etapas da lavra da Bauxita 23

Figura 13 Fluxograma do Beneficiamento da Bauxita em Jurut i 24

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio 24

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada 25

Figura 16Trommel 26

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo 27

Figura 18 Trem da Mina Jurut i 28

Figura 19 Embarque da Bauxita 28

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i 29

Figura 21 Lagoa de Sedimentaccedilatildeo 30

Figura 22 Barragem de Rejeito 30

Figura 23 Rio Contaminado com Rejeito de Bauxita 31

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Beneficiamento da Alcoa 32

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Jurut i 34

Figura 26 Difratogramas com Identif icaccedilatildeo dos P icos 43

Figura 27 Anaacutelise Termal 48

1

I

INTRODUCcedilAtildeO GERAL

11 Generalidades

O alumiacutenio eacute um metal cada vez mais necessaacuterio para o ser hu-

mano pois possui inuacutemeras aplicaccedilotildees e por isso sua demanda se man-

tem em alta haacute vaacuterios anos A uacutenica fonte economicamente viaacutevel de

alumiacutenio eacute a bauxita que tem o oacutexido de alumiacutenio como seu principal

componente Suas reservas mundiais satildeo 29 bilhotildees de toneladas das

quais 36 bilhotildees estatildeo no Brasil o que deixa o paiacutes com a terceira maior

reserva atraacutes de Guineacute e Austraacutelia (QUARESMA 2015)

Em 2013 a produccedilatildeo nacional de bauxita alcanccedilou 338 milhotildees de

toneladas deixando o Brasil como o quarto produtor mundial De acordo

com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral (DNPM) o Paraacute eacute

responsaacutevel por 865 da produccedilatildeo do paiacutes tendo nos municiacutepios de

Oriximinaacute Paragominas Jurut i e Terra Santa suas minas ativas que pro-

duzem cerca de 2924 milhotildees de toneladas anuais (DNPM 2016)

De acordo com Quaresma (2015) a recuperaccedilatildeo maacutessica da bauxita

eacute em meacutedia 70 Como 30 da bauxita lavrada eacute descartada durante

o processo de beneficiamento o Brasil gera anualmente cerca de 145

milhotildees de toneladas de rejeito do mineacuterio Esse material eacute armazenado

em grandes bacias de rejeitos o que gera um e levado custo em trans-

porte armazenamento e monitoramento para atender agraves normas ambi-

entais vigentes Em Minas Gerais dois casos de rompimento dessas bar-

ragens na cidade de Miraiacute (em 2006 e 2007) chamaram a atenccedilatildeo para

esse rejeito

O Departamento de Produccedilatildeo responsaacutevel pelo controle de quali-

dade na mineraccedilatildeo de bauxita em Juruti se preocupa em assegurar os

padrotildees exigidos pelos clientes que em geral incluem teores de alumina

ferro e siacutel ica aleacutem de umidade Entretanto ainda haacute uma carecircncia no

estudo e caracterizaccedilatildeo do rejeito produzido durante o processo de be-

neficiamento da bauxita

2

Neste trabalho eacute descrita pela primeira vez a caracterizaccedilatildeo tecno-

loacutegica de rejeitos da lavagem da bauxita coletados na bacia de rejeito

da usina de beneficiamento da mina de Jurut i (Paraacute) tendo em vista que

ateacute entatildeo apenas a lama vermelha tem sido alvo de estudos Para isso

foram util izadas as seguintes teacutecnicas analiacutet icas espectrometria de f lu-

orescecircncia de raios-x (EFRX) e difratometria de raios-x (DRX) Com os

resultados obtidos pretende-se contribuir com informaccedilotildees teacutecnicas

para estudos de importacircncia ambiental assim como reaproveitamento

destes materiais em aacutereas como a construccedilatildeo civi l

12 Objetivos

Os objetivos do trabalho foram divididos em objet ivos geral e

mais trecircs objet ivos especiacutef icos

121 Geral Caracterizar tecnologicamente o rejeito de bauxita da

mina de Jurut i-Pa

122 Especiacuteficos

Enumerar os elementos quiacutemicos maiores e traccedilos atraveacutes

da f luorescecircncia de raios-X

Identif icar as principais fases cristalinas por difraccedilatildeo de

raios-X

Complementar a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica das fases cris-

talinas e amorfas por transiccedilotildees de fases atraveacutes de anaacutelise teacutermica

13 Problemaacutetica

Em se tratando de atividade de extraccedilatildeo mineral as principais fon-

tes de degradaccedilatildeo satildeo a deposiccedilatildeo de material esteacuteri l e a deposiccedilatildeo

dos rejeitos decorrentes do processo de beneficiamento (IBRAM 1987)

O Conselho Nacional de Recursos Hiacutedricos (CNRH) define esteacuteri l

como qualquer material natildeo aproveitaacutevel como mineacuterio e descartado pela

operaccedilatildeo de lavra antes do beneficiamento em caraacuteter definit ivo ou tem-

poraacuterio Rejeito eacute definido como material descartado proveniente de

3

plantas de beneficiamento de mineacuterio (BRASIL 2002)

Em relaccedilatildeo ao esteacuteri l este natildeo apresenta problemas ambientais na

mineraccedilatildeo de bauxita pois a geraccedilatildeo desse resiacuteduo se daacute apenas

quando o mineacuterio precisa ser decapeado mas de maneira geral o esteacuteri l

de cobertura eacute depositado na proacutepria cava da qual o mineacuterio foi anteri-

ormente lavrado

O grande problema eacute a geraccedilatildeo de reje ito durante o beneficiamento

da bauxita Estes satildeo descartes de soacutelidos originados do overf low dos

hidrociclones com granulometria inferior a 400 mesh que satildeo armazena-

dos em barragem de rejeitos O ef luente eacute em forma de polpa (mistura

de soacutelido mineral e aacutegua) que geralmente contem 5 a 8 de soacutelidos

em peso e pH em torno de 70 (COELHO 2015)

A bacia de rejeito ou qualquer outro sistema de disposiccedilatildeo de re-

jeitos eacute uma estrutura de engenharia para contenccedilatildeo e deposiccedilatildeo de re-

siacuteduos originados de beneficiamento de mineacuterios captaccedilatildeo de aacutegua e

tratamento de ef luentes (BRASIL 2002) Os rejeitos de mineraccedilatildeo de

bauxita satildeo dispostos agrave superf iacutecie do terreno em locais preacute -seleciona-

dos e onde natildeo exista mineacuterio em subsuperfiacutecie ou em cavas antigas

Mesmo que os f inos da bauxita sejam de natureza soacutelida satildeo ori-

undos de um processo de lavagem resultando numa polpa ou seja o

rejeito de bauxita eacute inicialmente mais l iacutequido do que soacutelido

Assim a problemaacutetica levantada eacute qual os principais elementos

quiacutemicos e quais as principais fases mineraloacutegicas do rejeito de bauxita

da mina de Jurut i

14 Hipoacutetese

Levando-se em consideraccedilatildeo que a bauxita eacute composta basica-

mente de alumina (Al2O3) siacutel ica (SiO2) oacutexido de ferro (Fe2O3) e oacutexido

de titacircnio (TiO2) e que o processo de beneficiamento em Juruti envolve

apenas cominuiccedilatildeo (britagem) classif icaccedilatildeo (peneiramento e ciclona-

gem) lavagem (escrubagem) e f i lt ragem (f i lt ro prensa) eacute razoaacutevel espe-

rar que seu rejeito tambeacutem seja rico nesses mesmos componentes com

menor teor de alumina e maiores teores de siacutelica e ferro que no produto

f inal

4

Entretanto os demais oacutexidos que integram a bauxita satildeo muito va-

riados tanto em diversidade quanto em teores Aleacutem dos quatro oacutexidos

mais abundantes na bauxita espera -se encontrar no seu rejeito oacutexido de

caacutelcio (CaO) oacutexido de potaacutessio (K 2O) oacutexido de manganecircs (MnO) e oacutexido

de magneacutesio (MgO) em menores quantidades

15 Justificativa

O rejeito da bauxita na mina de Jurut i natildeo passa por qualquer anaacute-

lise ou tratamento antes de ser encaminhado para a bacia de rejeito onde

f ica depositado sem que haja nenhum monitoramento aleacutem daqueles re-

alizados na proacutepria estrutura da bacia de rejeito

Apesar de natildeo haver nenhum processo quiacutemico envolvido no be-

neficiamento da bauxita em Juruti isso natildeo garante que o rejeito gerado

natildeo represente perigo Os rejeitos de bauxita do Projeto Trombetas em

Oriximinaacute onde tambeacutem natildeo eacute usado qualquer processo quiacutemico causa-

ram alteraccedilotildees das caracteriacutest icas abioacuteticas e da estrutura das comuni-

dades de macroinvertebrados bentocircnicos 1 do Lago Batata (FONSECA e

ESTEVES 1999)

Estudos realizados em duas usinas de tratamento de bauxita da

Companhia Brasileira Alumiacutenio (CBA) em Minas Gerais por KURUSU et

al (2009) demonstraram que o rejeito ainda conteacutem grande quantid ade

de alumina sendo inclusive possivel seu reaproveitamento por meio da

f lotaccedilatildeo reversa

O primeiro passo para se encontrar uma alternativa para esses re-

siacuteduos eacute a sua caracterizaccedilatildeo Eacute necessaacuterio se definir o quecirc e quanto

estaacute sendo gerado quais suas caracteriacutest icas fiacutesico-quiacutemicas e quais as

possiacuteveis interaccedilotildees quiacutemicas Mesmo que nenhuma nova util idade seja

dada aos rejeitos conhececirc-los eacute importante tambeacutem para verif icar se

eles natildeo representam perigo para o meio ambiente

Por si soacute a necessidade de identif icar a composiccedilatildeo mineraloacutegica

do rejeito da bauxita justif ica a realizaccedilatildeo deste trabalho tendo em vista

1 Seres que se caracterizam por habitar o sedimento aquaacutetico ou sua superfiacutecie

5

que se precisa conhecer o que estaacute sendo gerado e em que quantidade

Mas haacute ainda a possibi l idade de se encontrar uma destinaccedilatildeo alternativa

para o rejeito contribuindo assim com a diminuiccedilatildeo do volume do mate-

rial descartado

16 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

Abordaremos a seguir alguns pontos que satildeo relevantes para

trabalho Iniciando com um breve histoacuterico do alumiacutenio e a gecircnese da

bauxita com foco no nos depoacutesitos amazocircnicos Em seguida discutiremos

a importacircncia econocircmica da bauxita da alumina e do alumiacutenio no Brasil

Posteriormente falaremos da lavra e do beneficiamento na mina da Alcoa

em Juruti com a f inalidade de explicar a origem do rejei to que eacute o objeto

de estudo deste trabalho Por f im abordaremos tanque de sedimentaccedilatildeo

e a barragem de rejeito destino f inal do rejeito

161 A Bauxita

Haacute oito mil anos na Peacutersia jaacute eram produzidos vasos com um tipo

de barro contendo oacutexido de alumiacutenio Trecircs mil anos depois egiacutepcios e

babilocircnios usavam uma substacircncia contendo alumina na fabricaccedilatildeo de

cosmeacuteticos e remeacutedios (ABAL 2015) Mas ateacute entatildeo natildeo se conhecia o

metal como o conhecemos hoje

Apesar de ser o terceiro metal mais abundante do p laneta2 o alu-

miacutenio natildeo eacute encontrado puro na natureza Seu mineacuterio mais comum eacute a

bauxita que recebeu esse nome por ter sido descoberta proacutexima agrave aldeia

de Lecircs Baux na Franccedila por Pierre Berthier em 1821 (SAMPAIO AN-

DRADE E DULTRA 20O5)

Em 1854 Henry Devil le obteve pela primeira vez o alumiacutenio por

via quiacutemica e no ano seguinte expocircs um lingote do metal que chamou a

atenccedilatildeo por ser muito mais leve que o ferro Jaacute o processo de obtenccedilatildeo

do alumiacutenio por meio da reduccedilatildeo eletroliacutet ica da alumina dissolvida em

banho fundido de criolita foi desenvolvido separadamente por Paul Louis

2 O Ferro eacute o primeiro (3463 - em massa) e o Magneacutesio eacute o segundo (127 - em massa) O Alumiacutenio

responde por 109 da massa do planeta (COSTA 1996)

6

Toussaint Heacuteroult na Franccedila e Charles Mart in Hall nos Estados Unidos

simultaneamente em 1886 (SERMETAL 2015)

Esse processo f icou conhecido como Hall -Heroacuteult e foi fundamental

para a induacutestria global de alumiacutenio Apesar de ter passado por vaacuterias

atualizaccedilotildees e ter algumas variaccedilotildees os princiacutepios do meacutetodo Hall -He-

roacuteult satildeo mantidos na induacutestria ateacute os dias de hoje

O Alumiacutenio eacute o elemento metaacutelico mais abundante na Crosta Con-

tinental (813 ) 3 e o terceiro elemento mais abundante na natureza logo

apoacutes o oxigecircnio e o sil iacutecio (em massa pois em volume o elemento mais

abundante eacute o Nitrogecircnio) Devido agrave elevada af inidade com o oxigecircnio

natildeo eacute costume encontrar o alumiacutenio como substacircncia elementar mas

sim em formas combinadas tais como oacutexidos ou sil icatos (COIMBRA

2015)

O processo para obtenccedilatildeo da alumina a partir da bauxita foi desen-

volvido e patenteado por Karl Josef Bayer em 1888 e se baseia na ele-

vada solubil idade dos minerais portadores de alumiacutenio em soluccedilatildeo com

soda caacuteustica De maneira bem resumida as etapas do processo Bayer

satildeo digestatildeo separaccedilatildeo da lama vermelha cristal izaccedilatildeo do hid roacutexido

de alumiacutenio e calcinaccedilatildeo (SILVA FILHO ALVES e DA MATA 2007)

Em meacutedia 5 t de bauxita precisam ser submetidas ao ataque de

014 t de soda caacuteustica para produzir 2 t de alumina que submetida a um

processo de reduccedilatildeo que consome em cerca 13000 kW produz 1 t de

alumiacutenio (MAacuteRTIRES 2011)

Em 2013 as reservas mundiais de bauxita eram de 29 bilhotildees de

toneladas 36 bi lhotildees de toneladas 124 das quais em solo brasileiro

com grande destaque para estado do Paraacute que possui os maiores depoacute-

sitos de bauxita metaluacutergica do paiacutes (SANTANA 2014) Segundo Maacutert i-

res (2001) cinco estados brasi leiros (Satildeo Paulo Paraacute Santa Catarina

Minas Gerais e Maranhatildeo) satildeo detentores de reservas de bauxita de grau

metaluacutergico Somente no estado de Paraacute encontram -se 908 dessas

reservas que quando somadas agraves reservas de Minas Gerais perfazem

983

3 O Ferro eacute menos abundantes na Crosta destacando-se no manto e no nuacutecleo do planeta O Magneacutesio

destaca-se no Manto e tambeacutem na Crosta Oceacircnica (Costa 1996)

7

A bauxita eacute o principal mineacuterio da regiatildeo Oeste do Paraacute sendo

explotada pela Mineraccedilatildeo Rio do Norte (MRN) nas minas de Porto Trom-

betas (Oriximinaacute e Terra Santa) e pela Aluminium Company of America

(ALCOA) na mina de Juruti (Juruti) Aleacutem disso a Norsh Hydro t ambeacutem

explota bauxita na cidade de Paragominas (Nordeste do estado) e a Vo-

torantim Metais pretende instalar um complexo para extrair o mineacuterio e

produzir alumina na cidade de Rondon do Paraacute (Sudeste do estado)

Para Sampaio e Neves (2002) o termo bauxita faz alusatildeo agrave rocha

bauxito a qual pode ter as seguintes constituintes principais a boehmita

AlOOH mais comum na Europa diaacutesporo AlO(OH) mais comum na Aacutesia

e a gibbsita Al(OH)3 mais comum em regiotildees de clima Tropical como nas

Ameacutericas do Sul e Central Esses minerais satildeo conhecidos como Oxi -

hidroacutexidos de Alumiacutenio Neste trabalho eacute uti l izado o termo bauxita refe-

rindo-se ao mineacuterio de alumiacutenio

Algumas bauxitas tecircm composiccedilatildeo que se aproxima agrave da gibbsita

todavia em sua maioria formam uma mistura contendo impurezas como

siacutel ica oacutexido de ferro t itacircnio e outros elementos Como consequecircncia a

bauxita natildeo eacute considerada uma espeacutecie mineral 4

De acordo com a aplicaccedilatildeo a bauxita eacute classif ica em metaluacutergica e

natildeo-metaluacutergica (refrataacuteria) A bauxita metaluacutergica eacute aplicada na obten-

ccedilatildeo da alumina que eacute transformada em alumiacutenio A bauxita natildeo -metaluacuter-

gica eacute usada principalmente na induacutestria de refrataacuterios mas sua aplica-

ccedilatildeo se daacute ainda em abrasivos cimentos argi losos induacutestria quiacutemica an-

tiderrapante retardador de chama soldas etc (SAMPAIO e NEVES

2002) Quimicamente a diferenccedila se daacute principalmente pelo teor de oacutexido

de ferro (Fe2O3) que na bauxita metaluacutergica chega a 30 enquanto na

natildeo-metaluacutergica natildeo passa de 5 No Brasil em torno de 92 da bauxita

apresenta altos teores de ferro sendo classif icadas como metaluacutergica

(QUARESMA 2015)

4 Espeacutecie Mineral Para ter essa denominaccedilatildeo eacute necessaacuterio ter as seguintes caracteriacutesticas Estado Soacutelido composiccedilatildeo quiacutemica definida estrutura interna na forma de arranjo geomeacutetrico organizado dos aacutetomos que os constituem origem inorgacircnica e natural A bauxita natildeo atende agrave 2ordf caracteriacutestica

8

As maiores empresas na explotaccedilatildeo de bauxita no mundo satildeo Co-

malco Alcan Alcoa Rio Tinto e BHP na Austraacutelia a CVG na Guineacute e a

MRN no Brasil Os dois maiores produtores de alumiacutenio do mundo satildeo

Estados Unidos e Canadaacute mesmo nenhum deles possuindo reservas de

bauxita sendo totalmente dependentes da importaccedilatildeo do mineacuterio

(IBRAM 2011)

Aleacutem da alumina outras fases tambeacutem podem estar presentes na

bauxita tais como quartzo (SiO2) hematita (Fe2O3) anataacutesio (TiO2) e

caulinita (Al2SiO5) Dessa forma a composiccedilatildeo quiacutemica de amostras des-

tes mineacuterios se destaca por apresentar elevado teor de alumiacutenio (Al)

acompanhado por ferro (Fe) si l iacutecio (Si) e t itacircnio (Ti) Outros eleme ntos

costumam estar presentes poreacutem em quantidades menores como Caacutelcio

(Ca) Potaacutessio (K) Manganecircs (Mn) e Magneacutesio (MgO Menos abundan-

tes ocorrem ainda Boro (B) Baacuterio (Ba) Beriacutel io (Be) Cobalto (Co)

Cromo (Cr) Cobre (Cu) Liacutet io (Li) Molibdecircnio (Mo) Chumbo (Pb) Esta-

nho (Sn) Estrocircncio (Sr) Vanaacutedio (V) Iacute trio (Y) Zinco (Zn) e Zircocircnio (Zr)

como elementos traccedilos ou seja na escala de parte por milhatildeo (ppm)

(SILVA e OLIVEIRA 1992)

Um trabalho mais recente de Leonardi Ladeira e Santos (2010)

com perf is bauxiacuteticos no sudeste do Brasil (Minas Gerais e Satildeo Paulo)

inclui ainda como seus possiacuteveis componentes Pentoacutexido de Foacutesforo

(P2O5) Oacutexido de Soacutedio (Na2O) Gaacutelio (Ga) Nioacutebio (Nb) Rubiacutedio (Rb) e

Toacuterio (Th) todos em ppm

Deve-se ressaltar que haacute outros minerais com alto teor de alumiacutenio

na natureza como a alunita (KAl 3(OH)6(SO4)2 e anort i ta (CaAl2Si2O8)

(SAMPAIO ANDRADE e DUTRA 2005) poreacutem a obtenccedilatildeo de alumiacutenio

a partir desses minerais seria muito cara inviabilizando economicamente

o processo

162 Gecircnese da Bauxita Amazocircnica

A concentraccedilatildeo de elementos quiacutemicos ou minerais acima da abun-

dacircncia normal da crosta terrestre formado por processos geoloacutegicos eacute

denominada depoacutesito mineral (CAVALTI NETO e ROCHA 2010) Os de-

poacutesitos contecircm minerais de mineacuterio que no caso da bauxita eacute a alumina

9

Os depoacutesitos de bauxita da regiatildeo amazocircnica satildeo formados a partir de

processos superf iciais especif icamente em depoacutesitos residuais Esses

depoacutesitos satildeo formados por processos intempeacutericos que atuam tra nsfor-

mando ou concentrando minerais originando assim as jazidas lateriacutet icas

(BIONDI 2004)

A Concentraccedilatildeo de minerais primaacuterios ocorre pela acumulaccedilatildeo re-

lativa do mineral de interesse Eacute o caso do foacutesforo na apatita do ni oacutebio

no pirocloro e do cromo na cromita No caso da formaccedilatildeo de novos

minerais ocorre a destruiccedilatildeo do mineral primaacuterio e formaccedilatildeo de outro

mineral Como exemplo temos a hematita (ferro) anataacutesio (t itacircnio) e a

gibbsita (alumiacutenio) (GIANNINI 2000)

O intemperismo pode ser de trecircs tipos f iacutesico bioloacutegico ou quiacute-

mico O intemperismo fiacutesico causa a fragmentaccedilatildeo da rocha sem promo-

ver mudanccedilas quiacutemicas e ocorre devido a variaccedilotildees no niacutevel de pres-

sotildees que levam agrave fadiga do material O intemperismo bioloacutegico eacute cau-

sado pela accedilatildeo de vegetais a traveacutes da accedilatildeo desagregadora de aacutecido

huacutemico que eacute uma soluccedilatildeo aacutecida resultante da extraccedilatildeo de componentes

orgacircnicos do solo ou do subsolo normalmente huacutemus por soluccedilotildees

aquosas percolantes (LEMES 2014)

Jaacute os processos que levam ao intemperismo quiacutemico satildeo aqueles

que por meio de reaccedilotildees quiacutemicas resultam na decomposiccedilatildeo da estru-

tura dos minerais sendo muito importantes em regiotildees de clima tropical

uacutemido Processos quiacutemicos que atuam sobre os minerais constituintes

das rochas dissoluccedilatildeo oxidaccedilatildeo reduccedilatildeo oxirreduccedilatildeo hidrataccedilatildeo l ixi-

viaccedilatildeo e troca de iacuteons Os fatores envolvidos satildeo faci l idade de acesso

da aacutegua e do ar no material rochoso reatividade do maciccedilo rochoso em

relaccedilatildeo agrave aacutegua grau de agressividade da aacutegua e tempo (LEMES 2014)

Somente o intemperismo quiacutemico eacute capaz de concentrar metais

Ele ocorre porque todos os principais minerais em rochas iacutegneas e me-

tamoacuterf icas e alguns minerais de rochas sedimentares satildeo instaacuteveis na

superfiacutecie da Terra Esses minerais se alteram para novos minerais

estaacuteveis os mais comuns satildeo os argilo -minerais principalmente cauli-

nita montmori l lonita e il ita Satildeo acompanhados por vaacuterios oacutexidos e hi-

10

droacutexidos part icularmente aqueles de ferro alumiacutenio e t i tacircnio Isso ex-

plica a presenccedila desses elementos na baux ita e tambeacutem no seu rejeito

(GIANNINI 2000)

A bauxita se forma em regiotildees tropicais e subtropicais por accedilatildeo

do intemperismo quiacutemico sobre rochas aluminossil icaacutet icas Apesar de ser

frequentemente descrita como um mineacuterio de alumiacutenio a bauxita natildeo eacute

uma espeacutecie mineral propriamente dita mas um material heterogecircneo

formado de uma mistura de hidroacutexidos de alumiacutenio hidratados

([AlOx(OH)3-2x] 0ltxlt1) contendo impurezas A proporccedilatildeo de gibbsita

boehmita e diaacutesporo varia dependendo da localizaccedilatildeo geograacutefica do mi-

neacuterio (JESUS 2011) No Brasil a gibbisita eacute o mineral mais comum na

bauxita

O mineral fonte da gibbsita eacute o feldspato potaacutessio que sob a accedilatildeo

da aacutegua e do aacutecido carbocircnico (ambos geralmente oriundos das chuvas)

reage formando a caulinita o bicarbonato a siacutel ica e l iberando iacuteons de

potaacutessio conforme descrito na equaccedilatildeo abaixo

2KAlSi3O8(s) + 2H2CO3(aq) + H2O = Al2Si2O5(OH)4(s) + 2K+(aq) + K-Feldspato Aacutecido Carbono Aacutegua Caul in i ta Iacuteons Potaacutessio

2HCO3-(aq) + 4SiO2(aq) (i) Bicarbonato Siacute l ica

O Alumiacutenio nessa reaccedilatildeo f ica retido nos minerais argilosos residu-

ais e oacutexidos A extraccedilatildeo de alumiacutenio de si l icatos eacute economicamente pro-

ibit iva entretanto em climas tropicais como na Amazocircnia paraense a

grande disponibi l idade de aacutegua permite o desenvolvimento intenso do

intemperismo quiacutemico de tal forma que a siacutel ica eacute removida da caulinita

e um hidroacutexido de alumiacutenio permanece como resiacuteduo Por isso o depoacutesito

eacute denominado residual (BIONDI 2004)

Se parte da massa da rocha original eacute perdida em soluccedilatildeo durante

o intemperismo a concentraccedilatildeo de Alumiacutenio aumenta ateacute que quantida-

des econocircmicas sejam ating idas no resiacuteduo Dessa forma a caulinita

reagindo com a aacutegua forma a gibbsita e o oacutexido de si l iacutecio conforme re-

presentado na equaccedilatildeo abaixo

11

Al2Si2O5(OH)4(s) + H2O = 2Al(OH)3(s) + 2SiO2(aq) ( i i) Caul ini ta Aacutegua Gibbs i ta Oacutexido de Si l iacutec io

Na praacutetica o produto f inal do intemperismo natildeo eacute o hidroacutexido puro

mas uma mistura de oacutexidos e hidroacutexidos de alumiacutenio com composiccedilatildeo

meacutedia de Al(OH)3 que eacute a Gibbsita (BIONDI 2004) As quantidades das

principais impurezas presentes na bauxita variam com a regiatildeo de ori-

gem causando alteraccedilotildees no aspecto f iacutesico do mineacuterio que pode variar

de um soacutelido marrom-escuro ferruginoso ateacute um soacutelido de cor creme

duro e cristal ino (CONSTANTINO et al 2002)

163 Importacircncia Econocircmica da Bauxita no Brasil

De acordo com Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas de Pesquisa

Mineral (ABPM) os maiores produtores mundiais de bauxita satildeo Austraacute-

lia Indoneacutesia China e Brasil com 30 19 15 e 13 respectiva-

mente do total anual de 260 milhotildees de toneladas (ABPM 2014)

Em 2013 o Brasil produziu 338 milhotildees de toneladas Desse total

a distribuiccedilatildeo por empresa estaacute representada na tabela 01

Tabela 01 Produccedilatildeo Brasileira de Bauxita por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

MRN 173 512 Norsk Hydro 75 222 Alcoa 55 163 VotorantimmdashCBA 29 86 Outras 06 17 TOTAL 338 1000

Fonte ABAL 2014

Vale ressaltar que os dados de produccedilatildeo de bauxita atendem ao

criteacuterio base uacutemida Isso tem a f inal idade de tornaacute-los comparaacuteveis aos

divulgados por vaacuterias fontes Especif icamente no ano de 2013 o teor

meacutedio de umidade da bauxita foi da ordem de 12

Os nuacutemeros de 2013 apontam que a produccedilatildeo nacional de bauxita

apresentou uma leve queda de 18 em relaccedilatildeo ao ano anterior A esta-

bil idade da produccedilatildeo pode ser explicada pela demanda constante e ao

12

custo de energia eleacutetrica tendo em vista que o setor eacute um grande con-

sumidor de energia eleacutetr ica para a produccedilatildeo de alumiacutenio primaacuterio (SAN-

TANA 2014)

O estado do Paraacute continuou sendo o maior produtor nacional do

mineacuterio em 2013 com mais de 29 milhotildees de toneladas de bauxita pro-

duzidas o que representa um percentual de 865 da produccedilatildeo brasi-

leira (SANTANA 2014) Os trecircs municiacutepios paraenses que produziram o

mineacuterio naquele ano foram Oriximinaacute (MRN) Paragominas (Norsk Hydro -

Mineraccedilatildeo Paragominas) e Jurut i (Alcoa)

A part ir de 2014 o projeto Trombetas da Mineraccedilatildeo Rio do Norte

situado no municiacutepio de Oriximinaacute passou a lavrar bauxita em minas

localizadas no municiacutepio de Terra Santa - PA mas o beneficiamento con-

tinua ocorrendo em Porto Trombetas elevando para quatro o nuacutemero de

municiacutepios produtores de mineacuterio de alumiacutenio no Paraacute

Aleacutem do Paraacute a bauxita eacute lavrada em Minas Gerais Satildeo Paulo

Santa Catarina Goiaacutes e Espiacuterito Santo Os 20 municiacutepios produtores de

bauxita nesses 6 estados estatildeo na tabela 02

Tabela 02

Ord Municipio UF CFEM(R$)

01 Paragominas PA 2899298704 02 Oriximinaacute PA 2659403701 03 Terra Santa PA 1547752217 04 Juruti PA 1361088670 05 Satildeo Sebastiatildeo da Vargem Alegre MG 185888440 06 Divinolacircndia SP 59038496 07 Miraiacute MG 43356891 08 Barro Alto GO 34995187 09 Santa Baacuterbara MG 16018373 10 Santa Rita do Novo Destino GO 30831728 11 Poccedilos de Caldas MG 34662671 12 Lavrinhas SP 25233345 13 Correia Pinto SC 14077688 14 Caldas MG 13119314 15 Andradas MG 4217475 16 Itamarati de Minas MG 1251590 17 Senador Amaral MG 1145099 18 Rosaacuterio da Limeira MG 170651 19 Paracatu MG 25872 20 Afonso Claacuteudio ES 12196

TOTAL Fonte DNPM 2016

13

De acordo com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral

(DNPM) em 2015 a mineraccedilatildeo paraense de bauxita recolheu CFEM no

valor de R$ 8467543292 Desse montante Jurut i contribuiu com R$

1361088670 equivalente a 16 do total Levando-se em consideraccedilatildeo

que 65 do valor recolhido satildeo repassados diretamente para o municiacutepio

produtor Jurut i fez jus a R$ 884707635 em 2015 meacutedia de R$

73725636 ao mecircs

Do total da bauxita comercial cerca de 90 eacute usada para a produ-

ccedilatildeo metaluacutergica da cadeia do alumiacutenio (alumina e alumiacutenio primaacuterio) e

o restante 10 usadas para outros f ins como refrataacuterio abrasivo ci-

mentos argilosos velas de igniccedilatildeo quiacutemica (sulfato de alumiacutenio) e ou-

tros (QUARESMA 2015) No Brasil esse percentual chega a 95

A produccedilatildeo nacional de Alumina em 2013 foi de 994Mt distribuiacuteda

em 6 grandes empresas AlunorteNorsk Hydro (Barcarena - PA) Alcoa

(Satildeo Luiacutes - MA e Poccedilos de Caldas - MG) BHP Bill iton (Satildeo Luiacutes - MA)

VotorantimCBA (Alumiacutenio - SP) Alcan (Satildeo Luiacutes - MA) e Hindalco (Ouro

Preto - MG) A produccedilatildeo eacute vista na tabela 03

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

AlunorteNorsk Hydro 5377 541 Alcoa 2186 220 BHP Billiton 1239 124 Votorantim-CBA 0792 80 Outras (Alcan e Hindalco) 0347 35 TOTAL 9941 1000

Fonte ABAL 2015

O estado do Paraacute com a AlunorteNorsk Hydro tambeacutem lidera o

Ranking na produccedilatildeo de Alumina com 541 sendo que empresa locali-

zada em Barcarena recebe bauxita da Norsk Hydro e tambeacutem da MRN

Jaacute a bauxita de Juruti eacute levada para Satildeo Luiacutes no Maranhatildeo estado

que natildeo possui mina de bauxita mas responde por 344 da produccedilatildeo

de alumina no complexo Alumar das empresas Alcoa e BHP Bill iton

Jaacute a Votorantim-CBA localizada em no estado de Satildeo Paulo res-

ponde por 8 da alumina brasileira enquanto Alcan e Hindalco em Minas

Gerais produzem 35 Isso se deve ao fato de a maioria da bauxita de

14

Minas Gerais ser do tipo refrataacuteria o mesmo ocorrendo em Santa Cata-

rina e Goiaacutes esses uacutelt imos que natildeo produzem alumina

Apenas cinco empresas produzem alumiacutenio primaacuterio no paiacutes Voto-

rantim-CBA (Alumiacutenio - SP) Albras (Barcarena - PA) Alumar (Satildeo Luiacutes

- MA) Alcoa (Poccedilos de Caldas - MG) e Novelis (Ouro Preto - MG) A

unidade de reduccedilatildeo do consoacutercio Alumar tem como principais acionistas

as empresas Alcoa Alumiacutenio SA e BHP Bil l iton Metais SA A dis tribui-

ccedilatildeo da produccedilatildeo de alumiacutenio por empresa estaacute na tabela 04

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (1000t) Participaccedilatildeo ()

Votorantim-CBA 4133 317 Albras 4055 311 Alumar 3651 280 Alcoa 782 60 Novelis 417 32 TOTAL 13038 1000

Fonte ABAL 2015

Como grande parte da alumina produzida no Paraacute e no Maranhatildeo

satildeo exportadas estes satildeo o segundo e o terceiro estado na produccedilatildeo de

alumiacutenio respectivamente sendo Satildeo Paulo o maior produtor do Brasil

Natildeo por acaso a Votorantim-CBA estaacute localizada na cidade de Alumiacutenio

- SP

164 A Lavra da Bauxita em Juruti - PA

Para se entender como ocorre a lavra eacute necessaacuterio conhecer o

perf i l do corpo mineral izado da mina A bauxita em Jurut i estaacute localizada

numa profundidade de 25m a 185m sendo um corpo mineral de origem

sedimentar que tem no maacuteximo 6m de espessura O perf i l l i toloacutegico da

mina de Jurut i eacute apresentado na f igura 01

15

Figura 01 Perf i l L i to loacutegico da Mina de Jurut i Fonte ALCOA apud AMARAL 2015

O horizonte abaixo do solo orgacircnico eacute argi loso de coloraccedilatildeo ama-

relada denominada argila belterra formada basicamente por caulinita e

gibbsita Trata-se de uma camada altamente porosa e permeaacutevel apesar

de se argi losa Sua espessura pode variar de 1 a ateacute 12 m (ALCOA apud

AMARAL 2015)

A camada de bauxita nodular eacute formada por estruturas na forma de

noacutedulos com tamanhos entre 05 e 2 cm presos em uma matriz argi losa

similar agrave da cobertura Os noacutedulos podem ser mais aluminosos ou mais

ferruginosos dependendo da altura em que se localiza no perf i l Quanto

maior a profundidade mais ferruginosos eles seratildeo Estatildeo sendo reali-

zados estudos para procurar meacutetodos de concentraccedilatildeo que viabil izem

seu aproveitamento econocircmico A espessura desta camada pode chegar

a 3 m (BRELAZ 2013)

O horizonte seguinte eacute de laterita tambeacutem denominada bauxita fer-

ruginosa onde o elevado teor de fer ro confere uma coloraccedilatildeo escura

Apresenta noacutedulos maiores que podem formar grandes agregados

quando cimentados por oacutexidos de ferro A espessura desta camada eacute

bastante variaacutevel podendo ter de alguns centiacutemetros a 3m (SOUZA

2014)

Na camada de bauxita maciccedila eacute onde ocorre a maior concentraccedilatildeo

16

de gibbsita Haacute tambeacutem a presenccedila tanto de oacutexidos de ferro como de

caulinita mas em uma proporccedilatildeo muito menor Quartzo pode ser encon-

trado mais proacuteximo da zona ferruginosa O topo desta camada eacute mais

massivo e conteacutem pouca argi la Agrave medida que aumenta a profundidade

a camada deixa de ser massiva e passa a se apresentar em blocos com

preenchimento de argi la entre eles Esta camada varia de 35 a 6m

(SOUZA 2014)

No horizonte inferior tem-se a presenccedila de material argi loso e

ainda gibbsita e jaacute natildeo possui importacircncia econocircmica denominado argi la

variegada

A lavra de bauxita em Jurut i eacute feita de modo tradicional a ceacuteu

aberto com a recuperaccedilatildeo da aacuterea sendo feita contemporaneamente com

a extraccedilatildeo do mineacuterio meacutetodo conhecido como lavra em tiras ou strip

mining Nesse meacutetodo a lavra progride por meio de uma seacuterie de corte s

paralelos na forma de trincheiras profundas denominadas de tiras

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material O pro-

cesso eacute realizado esquematicamente conforme a f igura 02

Figura 02 Esquema da lavra strip mining Fonte Souza 2014

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material Na f igura

03 eacute possiacutevel ver uma tira pronta para ser lavrada

17

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada Fonte BRELAZ 2013

A lavra da mina de Jurut i tem a seguinte sequecircncia

a supressatildeo vegetal

b remoccedilatildeo do solo orgacircnico

c decapeamento

d desmonte mecacircnico

e carregamento e

f transporte

Atualmente a exploraccedilatildeo da bauxita em Jurut i acontece em quatro

frentes de lavra todas no platocirc Capiranga Todo mineacuterio vindo das dife-

rentes frentes de lavra passa pelo processo de blendagem isso acontece

devido variaccedilotildees de teores de cada tira

A supressatildeo vegetal consiste no desmatamento de uma aacuterea e em

seguida carregamento a vegetaccedilatildeo destinando-a para sua util izaccedilatildeo f inal

de acordo com as normas ambientais Na mina de juruti a supressatildeo

vegetal eacute realizada por empresas terceir izadas Realiza -se previamente

o afugentamento e captura da fauna e posteriormente o manejo da f lora

para o ref lorestamento da aacuterea minerada

Esta atividade eacute realizada com operadores de moto serra que satildeo

encarregados de cortar arvores de meacutedio e grande porte (Diacircmetro na

Altura do Peito gt 80 cm) e executar o retalhamento das mesmas trans-

formando-as em toras Na f igura 04 eacute possiacutevel verif icar o trabalho dos

operadores de motosserra

18

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras

Fonte AMARAL 2015

Em seguida satildeo ut il izados tratores de es teiras D61 da Komatsu

(f igura 05) para a l impeza da aacuterea desmatada e escavadeiras que auxi-

l iam no carregamento da galhada em caminhotildees que transportam este

material para os depoacutesitos de esteacuteri l que satildeo locais estrateacutegico s de re-

conformaccedilatildeo de aacutereas degradadas com a atividade de lavra

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6

Fonte SOUZA 2014

Na mina de Juruti as galhadas satildeo depositadas no fundo das cavas

para auxiliar na revegetaccedilatildeo de aacutereas jaacute lavradas Jaacute as toras de madei-

ras satildeo transportadas usando-se carregadeiras de rodas WA200 Koma-

tsu e caminhatildeo madeireiro 2423 da Mercedes Bens para serem estoca-

das e direcionadas para o processo f inal junto aos oacutergatildeos competentes

A etapa de Remoccedilatildeo do solo orgacircnico compreende a retirada da

primeira camada do solo de coloraccedilatildeo escura com uma espessura apro-

ximada de 30 cm rica em nutrientes Util iza -se escavadeiras PC400 e

19

caminhotildees basculantes Scania P420 A f igura 06 mostra o momento do

carregamento do caminhatildeo

Figura 06 Carregamento do Topsoil

Fonte AMARAL 2015

O topsoil removido eacute transportado para cima do esteacuteril que foi re-

movido da t ira que jaacute foi lavrada para reconformaccedilatildeo da aacuterea degradada

com o objet ivo de que este solo orgacircnico (r ico em nutriente e contendo

sementes de aacutervores nativas raiacutezes galhos troncos e etc) recomponha

o solo e as aacutervores nativas cresccedilam novamente fazendo um ref loresta-

mento natural meacutetodo chamado de ldquomatildeo de Deusrdquo

Na f igura 07 foi destacado a camada de solo orgacircnico que foi de-

volvido para a aacuterea jaacute minerada Eacute possiacutevel perceber ainda que jaacute haacute

vegetaccedilatildeo oriunda do ref lorestamento natural

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil

Fonte SOUZA 2014

O decapeamento compreende a remoccedilatildeo da camada de esteacuteril que

varia entre 10 e 12 m de espessura A remoccedilatildeo do esteacuteri l eacute feita pela

20

empresa terceirizada UampM para isso ela conta com 04 tratores de estei-

ras TE D11 TCD (para decapeamento das tiras) com capacidade de re-

mover ateacute 44 msup3 de argila por laminada 01 trator de esteiras TE D9 T 01

trator de esteiras TE D6R (para reconformaccedilatildeo do esteacuteri l e apoio) 01

escavadeira EH 365 D com capacidade de movimentar ateacute 45 msup3 por

ciclo 01 escavadeira EH 349D com capacidade de movimentar ateacute 31

msup3 por ciclo (todas da CATERPILLAR) 07 caminhotildees basculante 4844

da Mercedes Bens com capacidade de transportar ateacute 17 msup3 por ciclo

01 moto niveladora para apoio 01 caminhatildeo comboio para abasteci-

mento dos equipamentos e 01 caminhatildeo pipa para umectaccedilatildeo das vias

(AMARAL 2015)

A liberaccedilatildeo do mineacuterio soacute acontece apoacutes a remoccedilatildeo da camada de

laterita Toda laterita removida eacute empurrada para aacuterea de bota fora e

tambeacutem util izada na construccedilatildeo conformaccedilatildeo e manutenccedilatildeo de vias de

acessos principais e intermediaacuterios que servem de traacutefego para maqui-

nas caminhotildees e caminhonetes A maior parte do esteacuteril eacute removida com

a lacircmina dos tratores processo esse que pode ser visto na f igura 0 8

Figura 08 Decapeamento com TE D11

Fonte AMARAL 2015

O desmonte da camada de bauxita eacute realizado no meacutetodo mecacircnico

tambeacutem com tratores TE D11 com auxil io um dispositivo em forma de

gancho denominado ldquo ripperrdquo que f ica acoplado na parte traseira do equi-

pamento que em contato com a rocha eacute capaz fragmentaacute-la Esse pro-

cesso eacute conhecido como escarif icaccedilatildeo A etapa de desmonte do mineacuterio

21

gera matacotildees que devem atender ao topsize (tamanho da capacidade

do britador) da planta que corresponde no a 12 m A f igura 09 mostra

um ripper f incado no mineacuterio realizando a escarif icaccedilatildeo

Figura 09 Escar if icaccedilatildeo com TE D11

Fonte AMARAL 2015

A tira em geral mede 200 m de comprimento e 25 m de largura e eacute

constituiacuteda de uma soacute bancada contendo de 07 ou 08 blocos (25 m X 25

m) As tiras possuem um padratildeo de nomenclatura na ordem alfabeacutetica

que vai de A a Z que satildeo demarcadas pela topografia no local com es-

taqueamento e bandeirolas numeradas

O carregamento e o transporte de mineacuterios satildeo feitos pela empresa

terceir izada O carregamento eacute feito por escavadeiras hidraacuteulicas EH

349D da caterpil lar que possui uma concha com capacidade de carregar

ateacute 31 msup3 de material uma lanccedila que juntamente com o braccedilo podem

alcanccedilar ateacute 6m de profundidade esteiras que lhe permite trafegar em

terrenos de d if iacuteceis acessos giro de 360ordm horaacuterio e anti -horaacuterio Eacute um

equipamento de porte meacutedio e tem capacidade de produzir ateacute 350 th

A f igura 10 mostra a escavadeira sobre a camada de mineacuterio realizando

o carregando no mesmo niacutevel do caminhatildeo o qual eacute visto jaacute cheio na

f igura 11

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

ABAL Associaccedilatildeo Brasileira do Alumiacutenio Histoacuteria do Alumiacutenio Disponiacutevel em

lthttpwwwabalorgbraluminiohistoria-do-aluminiogt Acesso em 14 mai 2015

ABPM Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas e Pesquisa Mineral BAUXITA Dispo-

niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

ALCOA Juruti Disponiacutevel em httpswwwalcoacombrasilptinfo_pageJu-

rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

Propriedades para Futuras Aplicaccedilotildees In International Workshop Advances in

Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

viii

LISTA DE TABELAS

Paacuteg

Tabela 01 Produccedilatildeo Brasileira de Bauxita por Empresa em 2013 11

Tabela 02 Municiacutepios Brasileiros Produtores de Bauxita em 2015 12

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013 13

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013 14

Tabela 05 Cronograma de Amostragem 35

Tabela 06 Resultados da EFRX 38

ix

LISTA DE FIGURAS Paacuteg

Figura 01 Perf il Litoloacutegico da Mina de Jurut i 15

Figura 02 Esquema da Lavra Strip Mining 16

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada 17

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras 18

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6 18

Figura 06 Carregamento do Topsoil 19

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil 19

Figura 08 Decapeamento com TE D11 20

Figura 09 Escarif icaccedilatildeo com TE D11 21

Figura 10 Carregamento da Bauxita 22

Figura 11 Caminhatildeo com Bauxita 22

Figura 12 Etapas da lavra da Bauxita 23

Figura 13 Fluxograma do Beneficiamento da Bauxita em Jurut i 24

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio 24

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada 25

Figura 16Trommel 26

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo 27

Figura 18 Trem da Mina Jurut i 28

Figura 19 Embarque da Bauxita 28

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i 29

Figura 21 Lagoa de Sedimentaccedilatildeo 30

Figura 22 Barragem de Rejeito 30

Figura 23 Rio Contaminado com Rejeito de Bauxita 31

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Beneficiamento da Alcoa 32

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Jurut i 34

Figura 26 Difratogramas com Identif icaccedilatildeo dos P icos 43

Figura 27 Anaacutelise Termal 48

1

I

INTRODUCcedilAtildeO GERAL

11 Generalidades

O alumiacutenio eacute um metal cada vez mais necessaacuterio para o ser hu-

mano pois possui inuacutemeras aplicaccedilotildees e por isso sua demanda se man-

tem em alta haacute vaacuterios anos A uacutenica fonte economicamente viaacutevel de

alumiacutenio eacute a bauxita que tem o oacutexido de alumiacutenio como seu principal

componente Suas reservas mundiais satildeo 29 bilhotildees de toneladas das

quais 36 bilhotildees estatildeo no Brasil o que deixa o paiacutes com a terceira maior

reserva atraacutes de Guineacute e Austraacutelia (QUARESMA 2015)

Em 2013 a produccedilatildeo nacional de bauxita alcanccedilou 338 milhotildees de

toneladas deixando o Brasil como o quarto produtor mundial De acordo

com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral (DNPM) o Paraacute eacute

responsaacutevel por 865 da produccedilatildeo do paiacutes tendo nos municiacutepios de

Oriximinaacute Paragominas Jurut i e Terra Santa suas minas ativas que pro-

duzem cerca de 2924 milhotildees de toneladas anuais (DNPM 2016)

De acordo com Quaresma (2015) a recuperaccedilatildeo maacutessica da bauxita

eacute em meacutedia 70 Como 30 da bauxita lavrada eacute descartada durante

o processo de beneficiamento o Brasil gera anualmente cerca de 145

milhotildees de toneladas de rejeito do mineacuterio Esse material eacute armazenado

em grandes bacias de rejeitos o que gera um e levado custo em trans-

porte armazenamento e monitoramento para atender agraves normas ambi-

entais vigentes Em Minas Gerais dois casos de rompimento dessas bar-

ragens na cidade de Miraiacute (em 2006 e 2007) chamaram a atenccedilatildeo para

esse rejeito

O Departamento de Produccedilatildeo responsaacutevel pelo controle de quali-

dade na mineraccedilatildeo de bauxita em Juruti se preocupa em assegurar os

padrotildees exigidos pelos clientes que em geral incluem teores de alumina

ferro e siacutel ica aleacutem de umidade Entretanto ainda haacute uma carecircncia no

estudo e caracterizaccedilatildeo do rejeito produzido durante o processo de be-

neficiamento da bauxita

2

Neste trabalho eacute descrita pela primeira vez a caracterizaccedilatildeo tecno-

loacutegica de rejeitos da lavagem da bauxita coletados na bacia de rejeito

da usina de beneficiamento da mina de Jurut i (Paraacute) tendo em vista que

ateacute entatildeo apenas a lama vermelha tem sido alvo de estudos Para isso

foram util izadas as seguintes teacutecnicas analiacutet icas espectrometria de f lu-

orescecircncia de raios-x (EFRX) e difratometria de raios-x (DRX) Com os

resultados obtidos pretende-se contribuir com informaccedilotildees teacutecnicas

para estudos de importacircncia ambiental assim como reaproveitamento

destes materiais em aacutereas como a construccedilatildeo civi l

12 Objetivos

Os objetivos do trabalho foram divididos em objet ivos geral e

mais trecircs objet ivos especiacutef icos

121 Geral Caracterizar tecnologicamente o rejeito de bauxita da

mina de Jurut i-Pa

122 Especiacuteficos

Enumerar os elementos quiacutemicos maiores e traccedilos atraveacutes

da f luorescecircncia de raios-X

Identif icar as principais fases cristalinas por difraccedilatildeo de

raios-X

Complementar a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica das fases cris-

talinas e amorfas por transiccedilotildees de fases atraveacutes de anaacutelise teacutermica

13 Problemaacutetica

Em se tratando de atividade de extraccedilatildeo mineral as principais fon-

tes de degradaccedilatildeo satildeo a deposiccedilatildeo de material esteacuteri l e a deposiccedilatildeo

dos rejeitos decorrentes do processo de beneficiamento (IBRAM 1987)

O Conselho Nacional de Recursos Hiacutedricos (CNRH) define esteacuteri l

como qualquer material natildeo aproveitaacutevel como mineacuterio e descartado pela

operaccedilatildeo de lavra antes do beneficiamento em caraacuteter definit ivo ou tem-

poraacuterio Rejeito eacute definido como material descartado proveniente de

3

plantas de beneficiamento de mineacuterio (BRASIL 2002)

Em relaccedilatildeo ao esteacuteri l este natildeo apresenta problemas ambientais na

mineraccedilatildeo de bauxita pois a geraccedilatildeo desse resiacuteduo se daacute apenas

quando o mineacuterio precisa ser decapeado mas de maneira geral o esteacuteri l

de cobertura eacute depositado na proacutepria cava da qual o mineacuterio foi anteri-

ormente lavrado

O grande problema eacute a geraccedilatildeo de reje ito durante o beneficiamento

da bauxita Estes satildeo descartes de soacutelidos originados do overf low dos

hidrociclones com granulometria inferior a 400 mesh que satildeo armazena-

dos em barragem de rejeitos O ef luente eacute em forma de polpa (mistura

de soacutelido mineral e aacutegua) que geralmente contem 5 a 8 de soacutelidos

em peso e pH em torno de 70 (COELHO 2015)

A bacia de rejeito ou qualquer outro sistema de disposiccedilatildeo de re-

jeitos eacute uma estrutura de engenharia para contenccedilatildeo e deposiccedilatildeo de re-

siacuteduos originados de beneficiamento de mineacuterios captaccedilatildeo de aacutegua e

tratamento de ef luentes (BRASIL 2002) Os rejeitos de mineraccedilatildeo de

bauxita satildeo dispostos agrave superf iacutecie do terreno em locais preacute -seleciona-

dos e onde natildeo exista mineacuterio em subsuperfiacutecie ou em cavas antigas

Mesmo que os f inos da bauxita sejam de natureza soacutelida satildeo ori-

undos de um processo de lavagem resultando numa polpa ou seja o

rejeito de bauxita eacute inicialmente mais l iacutequido do que soacutelido

Assim a problemaacutetica levantada eacute qual os principais elementos

quiacutemicos e quais as principais fases mineraloacutegicas do rejeito de bauxita

da mina de Jurut i

14 Hipoacutetese

Levando-se em consideraccedilatildeo que a bauxita eacute composta basica-

mente de alumina (Al2O3) siacutel ica (SiO2) oacutexido de ferro (Fe2O3) e oacutexido

de titacircnio (TiO2) e que o processo de beneficiamento em Juruti envolve

apenas cominuiccedilatildeo (britagem) classif icaccedilatildeo (peneiramento e ciclona-

gem) lavagem (escrubagem) e f i lt ragem (f i lt ro prensa) eacute razoaacutevel espe-

rar que seu rejeito tambeacutem seja rico nesses mesmos componentes com

menor teor de alumina e maiores teores de siacutelica e ferro que no produto

f inal

4

Entretanto os demais oacutexidos que integram a bauxita satildeo muito va-

riados tanto em diversidade quanto em teores Aleacutem dos quatro oacutexidos

mais abundantes na bauxita espera -se encontrar no seu rejeito oacutexido de

caacutelcio (CaO) oacutexido de potaacutessio (K 2O) oacutexido de manganecircs (MnO) e oacutexido

de magneacutesio (MgO) em menores quantidades

15 Justificativa

O rejeito da bauxita na mina de Jurut i natildeo passa por qualquer anaacute-

lise ou tratamento antes de ser encaminhado para a bacia de rejeito onde

f ica depositado sem que haja nenhum monitoramento aleacutem daqueles re-

alizados na proacutepria estrutura da bacia de rejeito

Apesar de natildeo haver nenhum processo quiacutemico envolvido no be-

neficiamento da bauxita em Juruti isso natildeo garante que o rejeito gerado

natildeo represente perigo Os rejeitos de bauxita do Projeto Trombetas em

Oriximinaacute onde tambeacutem natildeo eacute usado qualquer processo quiacutemico causa-

ram alteraccedilotildees das caracteriacutest icas abioacuteticas e da estrutura das comuni-

dades de macroinvertebrados bentocircnicos 1 do Lago Batata (FONSECA e

ESTEVES 1999)

Estudos realizados em duas usinas de tratamento de bauxita da

Companhia Brasileira Alumiacutenio (CBA) em Minas Gerais por KURUSU et

al (2009) demonstraram que o rejeito ainda conteacutem grande quantid ade

de alumina sendo inclusive possivel seu reaproveitamento por meio da

f lotaccedilatildeo reversa

O primeiro passo para se encontrar uma alternativa para esses re-

siacuteduos eacute a sua caracterizaccedilatildeo Eacute necessaacuterio se definir o quecirc e quanto

estaacute sendo gerado quais suas caracteriacutest icas fiacutesico-quiacutemicas e quais as

possiacuteveis interaccedilotildees quiacutemicas Mesmo que nenhuma nova util idade seja

dada aos rejeitos conhececirc-los eacute importante tambeacutem para verif icar se

eles natildeo representam perigo para o meio ambiente

Por si soacute a necessidade de identif icar a composiccedilatildeo mineraloacutegica

do rejeito da bauxita justif ica a realizaccedilatildeo deste trabalho tendo em vista

1 Seres que se caracterizam por habitar o sedimento aquaacutetico ou sua superfiacutecie

5

que se precisa conhecer o que estaacute sendo gerado e em que quantidade

Mas haacute ainda a possibi l idade de se encontrar uma destinaccedilatildeo alternativa

para o rejeito contribuindo assim com a diminuiccedilatildeo do volume do mate-

rial descartado

16 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

Abordaremos a seguir alguns pontos que satildeo relevantes para

trabalho Iniciando com um breve histoacuterico do alumiacutenio e a gecircnese da

bauxita com foco no nos depoacutesitos amazocircnicos Em seguida discutiremos

a importacircncia econocircmica da bauxita da alumina e do alumiacutenio no Brasil

Posteriormente falaremos da lavra e do beneficiamento na mina da Alcoa

em Juruti com a f inalidade de explicar a origem do rejei to que eacute o objeto

de estudo deste trabalho Por f im abordaremos tanque de sedimentaccedilatildeo

e a barragem de rejeito destino f inal do rejeito

161 A Bauxita

Haacute oito mil anos na Peacutersia jaacute eram produzidos vasos com um tipo

de barro contendo oacutexido de alumiacutenio Trecircs mil anos depois egiacutepcios e

babilocircnios usavam uma substacircncia contendo alumina na fabricaccedilatildeo de

cosmeacuteticos e remeacutedios (ABAL 2015) Mas ateacute entatildeo natildeo se conhecia o

metal como o conhecemos hoje

Apesar de ser o terceiro metal mais abundante do p laneta2 o alu-

miacutenio natildeo eacute encontrado puro na natureza Seu mineacuterio mais comum eacute a

bauxita que recebeu esse nome por ter sido descoberta proacutexima agrave aldeia

de Lecircs Baux na Franccedila por Pierre Berthier em 1821 (SAMPAIO AN-

DRADE E DULTRA 20O5)

Em 1854 Henry Devil le obteve pela primeira vez o alumiacutenio por

via quiacutemica e no ano seguinte expocircs um lingote do metal que chamou a

atenccedilatildeo por ser muito mais leve que o ferro Jaacute o processo de obtenccedilatildeo

do alumiacutenio por meio da reduccedilatildeo eletroliacutet ica da alumina dissolvida em

banho fundido de criolita foi desenvolvido separadamente por Paul Louis

2 O Ferro eacute o primeiro (3463 - em massa) e o Magneacutesio eacute o segundo (127 - em massa) O Alumiacutenio

responde por 109 da massa do planeta (COSTA 1996)

6

Toussaint Heacuteroult na Franccedila e Charles Mart in Hall nos Estados Unidos

simultaneamente em 1886 (SERMETAL 2015)

Esse processo f icou conhecido como Hall -Heroacuteult e foi fundamental

para a induacutestria global de alumiacutenio Apesar de ter passado por vaacuterias

atualizaccedilotildees e ter algumas variaccedilotildees os princiacutepios do meacutetodo Hall -He-

roacuteult satildeo mantidos na induacutestria ateacute os dias de hoje

O Alumiacutenio eacute o elemento metaacutelico mais abundante na Crosta Con-

tinental (813 ) 3 e o terceiro elemento mais abundante na natureza logo

apoacutes o oxigecircnio e o sil iacutecio (em massa pois em volume o elemento mais

abundante eacute o Nitrogecircnio) Devido agrave elevada af inidade com o oxigecircnio

natildeo eacute costume encontrar o alumiacutenio como substacircncia elementar mas

sim em formas combinadas tais como oacutexidos ou sil icatos (COIMBRA

2015)

O processo para obtenccedilatildeo da alumina a partir da bauxita foi desen-

volvido e patenteado por Karl Josef Bayer em 1888 e se baseia na ele-

vada solubil idade dos minerais portadores de alumiacutenio em soluccedilatildeo com

soda caacuteustica De maneira bem resumida as etapas do processo Bayer

satildeo digestatildeo separaccedilatildeo da lama vermelha cristal izaccedilatildeo do hid roacutexido

de alumiacutenio e calcinaccedilatildeo (SILVA FILHO ALVES e DA MATA 2007)

Em meacutedia 5 t de bauxita precisam ser submetidas ao ataque de

014 t de soda caacuteustica para produzir 2 t de alumina que submetida a um

processo de reduccedilatildeo que consome em cerca 13000 kW produz 1 t de

alumiacutenio (MAacuteRTIRES 2011)

Em 2013 as reservas mundiais de bauxita eram de 29 bilhotildees de

toneladas 36 bi lhotildees de toneladas 124 das quais em solo brasileiro

com grande destaque para estado do Paraacute que possui os maiores depoacute-

sitos de bauxita metaluacutergica do paiacutes (SANTANA 2014) Segundo Maacutert i-

res (2001) cinco estados brasi leiros (Satildeo Paulo Paraacute Santa Catarina

Minas Gerais e Maranhatildeo) satildeo detentores de reservas de bauxita de grau

metaluacutergico Somente no estado de Paraacute encontram -se 908 dessas

reservas que quando somadas agraves reservas de Minas Gerais perfazem

983

3 O Ferro eacute menos abundantes na Crosta destacando-se no manto e no nuacutecleo do planeta O Magneacutesio

destaca-se no Manto e tambeacutem na Crosta Oceacircnica (Costa 1996)

7

A bauxita eacute o principal mineacuterio da regiatildeo Oeste do Paraacute sendo

explotada pela Mineraccedilatildeo Rio do Norte (MRN) nas minas de Porto Trom-

betas (Oriximinaacute e Terra Santa) e pela Aluminium Company of America

(ALCOA) na mina de Juruti (Juruti) Aleacutem disso a Norsh Hydro t ambeacutem

explota bauxita na cidade de Paragominas (Nordeste do estado) e a Vo-

torantim Metais pretende instalar um complexo para extrair o mineacuterio e

produzir alumina na cidade de Rondon do Paraacute (Sudeste do estado)

Para Sampaio e Neves (2002) o termo bauxita faz alusatildeo agrave rocha

bauxito a qual pode ter as seguintes constituintes principais a boehmita

AlOOH mais comum na Europa diaacutesporo AlO(OH) mais comum na Aacutesia

e a gibbsita Al(OH)3 mais comum em regiotildees de clima Tropical como nas

Ameacutericas do Sul e Central Esses minerais satildeo conhecidos como Oxi -

hidroacutexidos de Alumiacutenio Neste trabalho eacute uti l izado o termo bauxita refe-

rindo-se ao mineacuterio de alumiacutenio

Algumas bauxitas tecircm composiccedilatildeo que se aproxima agrave da gibbsita

todavia em sua maioria formam uma mistura contendo impurezas como

siacutel ica oacutexido de ferro t itacircnio e outros elementos Como consequecircncia a

bauxita natildeo eacute considerada uma espeacutecie mineral 4

De acordo com a aplicaccedilatildeo a bauxita eacute classif ica em metaluacutergica e

natildeo-metaluacutergica (refrataacuteria) A bauxita metaluacutergica eacute aplicada na obten-

ccedilatildeo da alumina que eacute transformada em alumiacutenio A bauxita natildeo -metaluacuter-

gica eacute usada principalmente na induacutestria de refrataacuterios mas sua aplica-

ccedilatildeo se daacute ainda em abrasivos cimentos argi losos induacutestria quiacutemica an-

tiderrapante retardador de chama soldas etc (SAMPAIO e NEVES

2002) Quimicamente a diferenccedila se daacute principalmente pelo teor de oacutexido

de ferro (Fe2O3) que na bauxita metaluacutergica chega a 30 enquanto na

natildeo-metaluacutergica natildeo passa de 5 No Brasil em torno de 92 da bauxita

apresenta altos teores de ferro sendo classif icadas como metaluacutergica

(QUARESMA 2015)

4 Espeacutecie Mineral Para ter essa denominaccedilatildeo eacute necessaacuterio ter as seguintes caracteriacutesticas Estado Soacutelido composiccedilatildeo quiacutemica definida estrutura interna na forma de arranjo geomeacutetrico organizado dos aacutetomos que os constituem origem inorgacircnica e natural A bauxita natildeo atende agrave 2ordf caracteriacutestica

8

As maiores empresas na explotaccedilatildeo de bauxita no mundo satildeo Co-

malco Alcan Alcoa Rio Tinto e BHP na Austraacutelia a CVG na Guineacute e a

MRN no Brasil Os dois maiores produtores de alumiacutenio do mundo satildeo

Estados Unidos e Canadaacute mesmo nenhum deles possuindo reservas de

bauxita sendo totalmente dependentes da importaccedilatildeo do mineacuterio

(IBRAM 2011)

Aleacutem da alumina outras fases tambeacutem podem estar presentes na

bauxita tais como quartzo (SiO2) hematita (Fe2O3) anataacutesio (TiO2) e

caulinita (Al2SiO5) Dessa forma a composiccedilatildeo quiacutemica de amostras des-

tes mineacuterios se destaca por apresentar elevado teor de alumiacutenio (Al)

acompanhado por ferro (Fe) si l iacutecio (Si) e t itacircnio (Ti) Outros eleme ntos

costumam estar presentes poreacutem em quantidades menores como Caacutelcio

(Ca) Potaacutessio (K) Manganecircs (Mn) e Magneacutesio (MgO Menos abundan-

tes ocorrem ainda Boro (B) Baacuterio (Ba) Beriacutel io (Be) Cobalto (Co)

Cromo (Cr) Cobre (Cu) Liacutet io (Li) Molibdecircnio (Mo) Chumbo (Pb) Esta-

nho (Sn) Estrocircncio (Sr) Vanaacutedio (V) Iacute trio (Y) Zinco (Zn) e Zircocircnio (Zr)

como elementos traccedilos ou seja na escala de parte por milhatildeo (ppm)

(SILVA e OLIVEIRA 1992)

Um trabalho mais recente de Leonardi Ladeira e Santos (2010)

com perf is bauxiacuteticos no sudeste do Brasil (Minas Gerais e Satildeo Paulo)

inclui ainda como seus possiacuteveis componentes Pentoacutexido de Foacutesforo

(P2O5) Oacutexido de Soacutedio (Na2O) Gaacutelio (Ga) Nioacutebio (Nb) Rubiacutedio (Rb) e

Toacuterio (Th) todos em ppm

Deve-se ressaltar que haacute outros minerais com alto teor de alumiacutenio

na natureza como a alunita (KAl 3(OH)6(SO4)2 e anort i ta (CaAl2Si2O8)

(SAMPAIO ANDRADE e DUTRA 2005) poreacutem a obtenccedilatildeo de alumiacutenio

a partir desses minerais seria muito cara inviabilizando economicamente

o processo

162 Gecircnese da Bauxita Amazocircnica

A concentraccedilatildeo de elementos quiacutemicos ou minerais acima da abun-

dacircncia normal da crosta terrestre formado por processos geoloacutegicos eacute

denominada depoacutesito mineral (CAVALTI NETO e ROCHA 2010) Os de-

poacutesitos contecircm minerais de mineacuterio que no caso da bauxita eacute a alumina

9

Os depoacutesitos de bauxita da regiatildeo amazocircnica satildeo formados a partir de

processos superf iciais especif icamente em depoacutesitos residuais Esses

depoacutesitos satildeo formados por processos intempeacutericos que atuam tra nsfor-

mando ou concentrando minerais originando assim as jazidas lateriacutet icas

(BIONDI 2004)

A Concentraccedilatildeo de minerais primaacuterios ocorre pela acumulaccedilatildeo re-

lativa do mineral de interesse Eacute o caso do foacutesforo na apatita do ni oacutebio

no pirocloro e do cromo na cromita No caso da formaccedilatildeo de novos

minerais ocorre a destruiccedilatildeo do mineral primaacuterio e formaccedilatildeo de outro

mineral Como exemplo temos a hematita (ferro) anataacutesio (t itacircnio) e a

gibbsita (alumiacutenio) (GIANNINI 2000)

O intemperismo pode ser de trecircs tipos f iacutesico bioloacutegico ou quiacute-

mico O intemperismo fiacutesico causa a fragmentaccedilatildeo da rocha sem promo-

ver mudanccedilas quiacutemicas e ocorre devido a variaccedilotildees no niacutevel de pres-

sotildees que levam agrave fadiga do material O intemperismo bioloacutegico eacute cau-

sado pela accedilatildeo de vegetais a traveacutes da accedilatildeo desagregadora de aacutecido

huacutemico que eacute uma soluccedilatildeo aacutecida resultante da extraccedilatildeo de componentes

orgacircnicos do solo ou do subsolo normalmente huacutemus por soluccedilotildees

aquosas percolantes (LEMES 2014)

Jaacute os processos que levam ao intemperismo quiacutemico satildeo aqueles

que por meio de reaccedilotildees quiacutemicas resultam na decomposiccedilatildeo da estru-

tura dos minerais sendo muito importantes em regiotildees de clima tropical

uacutemido Processos quiacutemicos que atuam sobre os minerais constituintes

das rochas dissoluccedilatildeo oxidaccedilatildeo reduccedilatildeo oxirreduccedilatildeo hidrataccedilatildeo l ixi-

viaccedilatildeo e troca de iacuteons Os fatores envolvidos satildeo faci l idade de acesso

da aacutegua e do ar no material rochoso reatividade do maciccedilo rochoso em

relaccedilatildeo agrave aacutegua grau de agressividade da aacutegua e tempo (LEMES 2014)

Somente o intemperismo quiacutemico eacute capaz de concentrar metais

Ele ocorre porque todos os principais minerais em rochas iacutegneas e me-

tamoacuterf icas e alguns minerais de rochas sedimentares satildeo instaacuteveis na

superfiacutecie da Terra Esses minerais se alteram para novos minerais

estaacuteveis os mais comuns satildeo os argilo -minerais principalmente cauli-

nita montmori l lonita e il ita Satildeo acompanhados por vaacuterios oacutexidos e hi-

10

droacutexidos part icularmente aqueles de ferro alumiacutenio e t i tacircnio Isso ex-

plica a presenccedila desses elementos na baux ita e tambeacutem no seu rejeito

(GIANNINI 2000)

A bauxita se forma em regiotildees tropicais e subtropicais por accedilatildeo

do intemperismo quiacutemico sobre rochas aluminossil icaacutet icas Apesar de ser

frequentemente descrita como um mineacuterio de alumiacutenio a bauxita natildeo eacute

uma espeacutecie mineral propriamente dita mas um material heterogecircneo

formado de uma mistura de hidroacutexidos de alumiacutenio hidratados

([AlOx(OH)3-2x] 0ltxlt1) contendo impurezas A proporccedilatildeo de gibbsita

boehmita e diaacutesporo varia dependendo da localizaccedilatildeo geograacutefica do mi-

neacuterio (JESUS 2011) No Brasil a gibbisita eacute o mineral mais comum na

bauxita

O mineral fonte da gibbsita eacute o feldspato potaacutessio que sob a accedilatildeo

da aacutegua e do aacutecido carbocircnico (ambos geralmente oriundos das chuvas)

reage formando a caulinita o bicarbonato a siacutel ica e l iberando iacuteons de

potaacutessio conforme descrito na equaccedilatildeo abaixo

2KAlSi3O8(s) + 2H2CO3(aq) + H2O = Al2Si2O5(OH)4(s) + 2K+(aq) + K-Feldspato Aacutecido Carbono Aacutegua Caul in i ta Iacuteons Potaacutessio

2HCO3-(aq) + 4SiO2(aq) (i) Bicarbonato Siacute l ica

O Alumiacutenio nessa reaccedilatildeo f ica retido nos minerais argilosos residu-

ais e oacutexidos A extraccedilatildeo de alumiacutenio de si l icatos eacute economicamente pro-

ibit iva entretanto em climas tropicais como na Amazocircnia paraense a

grande disponibi l idade de aacutegua permite o desenvolvimento intenso do

intemperismo quiacutemico de tal forma que a siacutel ica eacute removida da caulinita

e um hidroacutexido de alumiacutenio permanece como resiacuteduo Por isso o depoacutesito

eacute denominado residual (BIONDI 2004)

Se parte da massa da rocha original eacute perdida em soluccedilatildeo durante

o intemperismo a concentraccedilatildeo de Alumiacutenio aumenta ateacute que quantida-

des econocircmicas sejam ating idas no resiacuteduo Dessa forma a caulinita

reagindo com a aacutegua forma a gibbsita e o oacutexido de si l iacutecio conforme re-

presentado na equaccedilatildeo abaixo

11

Al2Si2O5(OH)4(s) + H2O = 2Al(OH)3(s) + 2SiO2(aq) ( i i) Caul ini ta Aacutegua Gibbs i ta Oacutexido de Si l iacutec io

Na praacutetica o produto f inal do intemperismo natildeo eacute o hidroacutexido puro

mas uma mistura de oacutexidos e hidroacutexidos de alumiacutenio com composiccedilatildeo

meacutedia de Al(OH)3 que eacute a Gibbsita (BIONDI 2004) As quantidades das

principais impurezas presentes na bauxita variam com a regiatildeo de ori-

gem causando alteraccedilotildees no aspecto f iacutesico do mineacuterio que pode variar

de um soacutelido marrom-escuro ferruginoso ateacute um soacutelido de cor creme

duro e cristal ino (CONSTANTINO et al 2002)

163 Importacircncia Econocircmica da Bauxita no Brasil

De acordo com Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas de Pesquisa

Mineral (ABPM) os maiores produtores mundiais de bauxita satildeo Austraacute-

lia Indoneacutesia China e Brasil com 30 19 15 e 13 respectiva-

mente do total anual de 260 milhotildees de toneladas (ABPM 2014)

Em 2013 o Brasil produziu 338 milhotildees de toneladas Desse total

a distribuiccedilatildeo por empresa estaacute representada na tabela 01

Tabela 01 Produccedilatildeo Brasileira de Bauxita por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

MRN 173 512 Norsk Hydro 75 222 Alcoa 55 163 VotorantimmdashCBA 29 86 Outras 06 17 TOTAL 338 1000

Fonte ABAL 2014

Vale ressaltar que os dados de produccedilatildeo de bauxita atendem ao

criteacuterio base uacutemida Isso tem a f inal idade de tornaacute-los comparaacuteveis aos

divulgados por vaacuterias fontes Especif icamente no ano de 2013 o teor

meacutedio de umidade da bauxita foi da ordem de 12

Os nuacutemeros de 2013 apontam que a produccedilatildeo nacional de bauxita

apresentou uma leve queda de 18 em relaccedilatildeo ao ano anterior A esta-

bil idade da produccedilatildeo pode ser explicada pela demanda constante e ao

12

custo de energia eleacutetrica tendo em vista que o setor eacute um grande con-

sumidor de energia eleacutetr ica para a produccedilatildeo de alumiacutenio primaacuterio (SAN-

TANA 2014)

O estado do Paraacute continuou sendo o maior produtor nacional do

mineacuterio em 2013 com mais de 29 milhotildees de toneladas de bauxita pro-

duzidas o que representa um percentual de 865 da produccedilatildeo brasi-

leira (SANTANA 2014) Os trecircs municiacutepios paraenses que produziram o

mineacuterio naquele ano foram Oriximinaacute (MRN) Paragominas (Norsk Hydro -

Mineraccedilatildeo Paragominas) e Jurut i (Alcoa)

A part ir de 2014 o projeto Trombetas da Mineraccedilatildeo Rio do Norte

situado no municiacutepio de Oriximinaacute passou a lavrar bauxita em minas

localizadas no municiacutepio de Terra Santa - PA mas o beneficiamento con-

tinua ocorrendo em Porto Trombetas elevando para quatro o nuacutemero de

municiacutepios produtores de mineacuterio de alumiacutenio no Paraacute

Aleacutem do Paraacute a bauxita eacute lavrada em Minas Gerais Satildeo Paulo

Santa Catarina Goiaacutes e Espiacuterito Santo Os 20 municiacutepios produtores de

bauxita nesses 6 estados estatildeo na tabela 02

Tabela 02

Ord Municipio UF CFEM(R$)

01 Paragominas PA 2899298704 02 Oriximinaacute PA 2659403701 03 Terra Santa PA 1547752217 04 Juruti PA 1361088670 05 Satildeo Sebastiatildeo da Vargem Alegre MG 185888440 06 Divinolacircndia SP 59038496 07 Miraiacute MG 43356891 08 Barro Alto GO 34995187 09 Santa Baacuterbara MG 16018373 10 Santa Rita do Novo Destino GO 30831728 11 Poccedilos de Caldas MG 34662671 12 Lavrinhas SP 25233345 13 Correia Pinto SC 14077688 14 Caldas MG 13119314 15 Andradas MG 4217475 16 Itamarati de Minas MG 1251590 17 Senador Amaral MG 1145099 18 Rosaacuterio da Limeira MG 170651 19 Paracatu MG 25872 20 Afonso Claacuteudio ES 12196

TOTAL Fonte DNPM 2016

13

De acordo com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral

(DNPM) em 2015 a mineraccedilatildeo paraense de bauxita recolheu CFEM no

valor de R$ 8467543292 Desse montante Jurut i contribuiu com R$

1361088670 equivalente a 16 do total Levando-se em consideraccedilatildeo

que 65 do valor recolhido satildeo repassados diretamente para o municiacutepio

produtor Jurut i fez jus a R$ 884707635 em 2015 meacutedia de R$

73725636 ao mecircs

Do total da bauxita comercial cerca de 90 eacute usada para a produ-

ccedilatildeo metaluacutergica da cadeia do alumiacutenio (alumina e alumiacutenio primaacuterio) e

o restante 10 usadas para outros f ins como refrataacuterio abrasivo ci-

mentos argilosos velas de igniccedilatildeo quiacutemica (sulfato de alumiacutenio) e ou-

tros (QUARESMA 2015) No Brasil esse percentual chega a 95

A produccedilatildeo nacional de Alumina em 2013 foi de 994Mt distribuiacuteda

em 6 grandes empresas AlunorteNorsk Hydro (Barcarena - PA) Alcoa

(Satildeo Luiacutes - MA e Poccedilos de Caldas - MG) BHP Bill iton (Satildeo Luiacutes - MA)

VotorantimCBA (Alumiacutenio - SP) Alcan (Satildeo Luiacutes - MA) e Hindalco (Ouro

Preto - MG) A produccedilatildeo eacute vista na tabela 03

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

AlunorteNorsk Hydro 5377 541 Alcoa 2186 220 BHP Billiton 1239 124 Votorantim-CBA 0792 80 Outras (Alcan e Hindalco) 0347 35 TOTAL 9941 1000

Fonte ABAL 2015

O estado do Paraacute com a AlunorteNorsk Hydro tambeacutem lidera o

Ranking na produccedilatildeo de Alumina com 541 sendo que empresa locali-

zada em Barcarena recebe bauxita da Norsk Hydro e tambeacutem da MRN

Jaacute a bauxita de Juruti eacute levada para Satildeo Luiacutes no Maranhatildeo estado

que natildeo possui mina de bauxita mas responde por 344 da produccedilatildeo

de alumina no complexo Alumar das empresas Alcoa e BHP Bill iton

Jaacute a Votorantim-CBA localizada em no estado de Satildeo Paulo res-

ponde por 8 da alumina brasileira enquanto Alcan e Hindalco em Minas

Gerais produzem 35 Isso se deve ao fato de a maioria da bauxita de

14

Minas Gerais ser do tipo refrataacuteria o mesmo ocorrendo em Santa Cata-

rina e Goiaacutes esses uacutelt imos que natildeo produzem alumina

Apenas cinco empresas produzem alumiacutenio primaacuterio no paiacutes Voto-

rantim-CBA (Alumiacutenio - SP) Albras (Barcarena - PA) Alumar (Satildeo Luiacutes

- MA) Alcoa (Poccedilos de Caldas - MG) e Novelis (Ouro Preto - MG) A

unidade de reduccedilatildeo do consoacutercio Alumar tem como principais acionistas

as empresas Alcoa Alumiacutenio SA e BHP Bil l iton Metais SA A dis tribui-

ccedilatildeo da produccedilatildeo de alumiacutenio por empresa estaacute na tabela 04

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (1000t) Participaccedilatildeo ()

Votorantim-CBA 4133 317 Albras 4055 311 Alumar 3651 280 Alcoa 782 60 Novelis 417 32 TOTAL 13038 1000

Fonte ABAL 2015

Como grande parte da alumina produzida no Paraacute e no Maranhatildeo

satildeo exportadas estes satildeo o segundo e o terceiro estado na produccedilatildeo de

alumiacutenio respectivamente sendo Satildeo Paulo o maior produtor do Brasil

Natildeo por acaso a Votorantim-CBA estaacute localizada na cidade de Alumiacutenio

- SP

164 A Lavra da Bauxita em Juruti - PA

Para se entender como ocorre a lavra eacute necessaacuterio conhecer o

perf i l do corpo mineral izado da mina A bauxita em Jurut i estaacute localizada

numa profundidade de 25m a 185m sendo um corpo mineral de origem

sedimentar que tem no maacuteximo 6m de espessura O perf i l l i toloacutegico da

mina de Jurut i eacute apresentado na f igura 01

15

Figura 01 Perf i l L i to loacutegico da Mina de Jurut i Fonte ALCOA apud AMARAL 2015

O horizonte abaixo do solo orgacircnico eacute argi loso de coloraccedilatildeo ama-

relada denominada argila belterra formada basicamente por caulinita e

gibbsita Trata-se de uma camada altamente porosa e permeaacutevel apesar

de se argi losa Sua espessura pode variar de 1 a ateacute 12 m (ALCOA apud

AMARAL 2015)

A camada de bauxita nodular eacute formada por estruturas na forma de

noacutedulos com tamanhos entre 05 e 2 cm presos em uma matriz argi losa

similar agrave da cobertura Os noacutedulos podem ser mais aluminosos ou mais

ferruginosos dependendo da altura em que se localiza no perf i l Quanto

maior a profundidade mais ferruginosos eles seratildeo Estatildeo sendo reali-

zados estudos para procurar meacutetodos de concentraccedilatildeo que viabil izem

seu aproveitamento econocircmico A espessura desta camada pode chegar

a 3 m (BRELAZ 2013)

O horizonte seguinte eacute de laterita tambeacutem denominada bauxita fer-

ruginosa onde o elevado teor de fer ro confere uma coloraccedilatildeo escura

Apresenta noacutedulos maiores que podem formar grandes agregados

quando cimentados por oacutexidos de ferro A espessura desta camada eacute

bastante variaacutevel podendo ter de alguns centiacutemetros a 3m (SOUZA

2014)

Na camada de bauxita maciccedila eacute onde ocorre a maior concentraccedilatildeo

16

de gibbsita Haacute tambeacutem a presenccedila tanto de oacutexidos de ferro como de

caulinita mas em uma proporccedilatildeo muito menor Quartzo pode ser encon-

trado mais proacuteximo da zona ferruginosa O topo desta camada eacute mais

massivo e conteacutem pouca argi la Agrave medida que aumenta a profundidade

a camada deixa de ser massiva e passa a se apresentar em blocos com

preenchimento de argi la entre eles Esta camada varia de 35 a 6m

(SOUZA 2014)

No horizonte inferior tem-se a presenccedila de material argi loso e

ainda gibbsita e jaacute natildeo possui importacircncia econocircmica denominado argi la

variegada

A lavra de bauxita em Jurut i eacute feita de modo tradicional a ceacuteu

aberto com a recuperaccedilatildeo da aacuterea sendo feita contemporaneamente com

a extraccedilatildeo do mineacuterio meacutetodo conhecido como lavra em tiras ou strip

mining Nesse meacutetodo a lavra progride por meio de uma seacuterie de corte s

paralelos na forma de trincheiras profundas denominadas de tiras

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material O pro-

cesso eacute realizado esquematicamente conforme a f igura 02

Figura 02 Esquema da lavra strip mining Fonte Souza 2014

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material Na f igura

03 eacute possiacutevel ver uma tira pronta para ser lavrada

17

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada Fonte BRELAZ 2013

A lavra da mina de Jurut i tem a seguinte sequecircncia

a supressatildeo vegetal

b remoccedilatildeo do solo orgacircnico

c decapeamento

d desmonte mecacircnico

e carregamento e

f transporte

Atualmente a exploraccedilatildeo da bauxita em Jurut i acontece em quatro

frentes de lavra todas no platocirc Capiranga Todo mineacuterio vindo das dife-

rentes frentes de lavra passa pelo processo de blendagem isso acontece

devido variaccedilotildees de teores de cada tira

A supressatildeo vegetal consiste no desmatamento de uma aacuterea e em

seguida carregamento a vegetaccedilatildeo destinando-a para sua util izaccedilatildeo f inal

de acordo com as normas ambientais Na mina de juruti a supressatildeo

vegetal eacute realizada por empresas terceir izadas Realiza -se previamente

o afugentamento e captura da fauna e posteriormente o manejo da f lora

para o ref lorestamento da aacuterea minerada

Esta atividade eacute realizada com operadores de moto serra que satildeo

encarregados de cortar arvores de meacutedio e grande porte (Diacircmetro na

Altura do Peito gt 80 cm) e executar o retalhamento das mesmas trans-

formando-as em toras Na f igura 04 eacute possiacutevel verif icar o trabalho dos

operadores de motosserra

18

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras

Fonte AMARAL 2015

Em seguida satildeo ut il izados tratores de es teiras D61 da Komatsu

(f igura 05) para a l impeza da aacuterea desmatada e escavadeiras que auxi-

l iam no carregamento da galhada em caminhotildees que transportam este

material para os depoacutesitos de esteacuteri l que satildeo locais estrateacutegico s de re-

conformaccedilatildeo de aacutereas degradadas com a atividade de lavra

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6

Fonte SOUZA 2014

Na mina de Juruti as galhadas satildeo depositadas no fundo das cavas

para auxiliar na revegetaccedilatildeo de aacutereas jaacute lavradas Jaacute as toras de madei-

ras satildeo transportadas usando-se carregadeiras de rodas WA200 Koma-

tsu e caminhatildeo madeireiro 2423 da Mercedes Bens para serem estoca-

das e direcionadas para o processo f inal junto aos oacutergatildeos competentes

A etapa de Remoccedilatildeo do solo orgacircnico compreende a retirada da

primeira camada do solo de coloraccedilatildeo escura com uma espessura apro-

ximada de 30 cm rica em nutrientes Util iza -se escavadeiras PC400 e

19

caminhotildees basculantes Scania P420 A f igura 06 mostra o momento do

carregamento do caminhatildeo

Figura 06 Carregamento do Topsoil

Fonte AMARAL 2015

O topsoil removido eacute transportado para cima do esteacuteril que foi re-

movido da t ira que jaacute foi lavrada para reconformaccedilatildeo da aacuterea degradada

com o objet ivo de que este solo orgacircnico (r ico em nutriente e contendo

sementes de aacutervores nativas raiacutezes galhos troncos e etc) recomponha

o solo e as aacutervores nativas cresccedilam novamente fazendo um ref loresta-

mento natural meacutetodo chamado de ldquomatildeo de Deusrdquo

Na f igura 07 foi destacado a camada de solo orgacircnico que foi de-

volvido para a aacuterea jaacute minerada Eacute possiacutevel perceber ainda que jaacute haacute

vegetaccedilatildeo oriunda do ref lorestamento natural

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil

Fonte SOUZA 2014

O decapeamento compreende a remoccedilatildeo da camada de esteacuteril que

varia entre 10 e 12 m de espessura A remoccedilatildeo do esteacuteri l eacute feita pela

20

empresa terceirizada UampM para isso ela conta com 04 tratores de estei-

ras TE D11 TCD (para decapeamento das tiras) com capacidade de re-

mover ateacute 44 msup3 de argila por laminada 01 trator de esteiras TE D9 T 01

trator de esteiras TE D6R (para reconformaccedilatildeo do esteacuteri l e apoio) 01

escavadeira EH 365 D com capacidade de movimentar ateacute 45 msup3 por

ciclo 01 escavadeira EH 349D com capacidade de movimentar ateacute 31

msup3 por ciclo (todas da CATERPILLAR) 07 caminhotildees basculante 4844

da Mercedes Bens com capacidade de transportar ateacute 17 msup3 por ciclo

01 moto niveladora para apoio 01 caminhatildeo comboio para abasteci-

mento dos equipamentos e 01 caminhatildeo pipa para umectaccedilatildeo das vias

(AMARAL 2015)

A liberaccedilatildeo do mineacuterio soacute acontece apoacutes a remoccedilatildeo da camada de

laterita Toda laterita removida eacute empurrada para aacuterea de bota fora e

tambeacutem util izada na construccedilatildeo conformaccedilatildeo e manutenccedilatildeo de vias de

acessos principais e intermediaacuterios que servem de traacutefego para maqui-

nas caminhotildees e caminhonetes A maior parte do esteacuteril eacute removida com

a lacircmina dos tratores processo esse que pode ser visto na f igura 0 8

Figura 08 Decapeamento com TE D11

Fonte AMARAL 2015

O desmonte da camada de bauxita eacute realizado no meacutetodo mecacircnico

tambeacutem com tratores TE D11 com auxil io um dispositivo em forma de

gancho denominado ldquo ripperrdquo que f ica acoplado na parte traseira do equi-

pamento que em contato com a rocha eacute capaz fragmentaacute-la Esse pro-

cesso eacute conhecido como escarif icaccedilatildeo A etapa de desmonte do mineacuterio

21

gera matacotildees que devem atender ao topsize (tamanho da capacidade

do britador) da planta que corresponde no a 12 m A f igura 09 mostra

um ripper f incado no mineacuterio realizando a escarif icaccedilatildeo

Figura 09 Escar if icaccedilatildeo com TE D11

Fonte AMARAL 2015

A tira em geral mede 200 m de comprimento e 25 m de largura e eacute

constituiacuteda de uma soacute bancada contendo de 07 ou 08 blocos (25 m X 25

m) As tiras possuem um padratildeo de nomenclatura na ordem alfabeacutetica

que vai de A a Z que satildeo demarcadas pela topografia no local com es-

taqueamento e bandeirolas numeradas

O carregamento e o transporte de mineacuterios satildeo feitos pela empresa

terceir izada O carregamento eacute feito por escavadeiras hidraacuteulicas EH

349D da caterpil lar que possui uma concha com capacidade de carregar

ateacute 31 msup3 de material uma lanccedila que juntamente com o braccedilo podem

alcanccedilar ateacute 6m de profundidade esteiras que lhe permite trafegar em

terrenos de d if iacuteceis acessos giro de 360ordm horaacuterio e anti -horaacuterio Eacute um

equipamento de porte meacutedio e tem capacidade de produzir ateacute 350 th

A f igura 10 mostra a escavadeira sobre a camada de mineacuterio realizando

o carregando no mesmo niacutevel do caminhatildeo o qual eacute visto jaacute cheio na

f igura 11

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

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de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

ix

LISTA DE FIGURAS Paacuteg

Figura 01 Perf il Litoloacutegico da Mina de Jurut i 15

Figura 02 Esquema da Lavra Strip Mining 16

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada 17

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras 18

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6 18

Figura 06 Carregamento do Topsoil 19

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil 19

Figura 08 Decapeamento com TE D11 20

Figura 09 Escarif icaccedilatildeo com TE D11 21

Figura 10 Carregamento da Bauxita 22

Figura 11 Caminhatildeo com Bauxita 22

Figura 12 Etapas da lavra da Bauxita 23

Figura 13 Fluxograma do Beneficiamento da Bauxita em Jurut i 24

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio 24

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada 25

Figura 16Trommel 26

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo 27

Figura 18 Trem da Mina Jurut i 28

Figura 19 Embarque da Bauxita 28

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i 29

Figura 21 Lagoa de Sedimentaccedilatildeo 30

Figura 22 Barragem de Rejeito 30

Figura 23 Rio Contaminado com Rejeito de Bauxita 31

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Beneficiamento da Alcoa 32

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Jurut i 34

Figura 26 Difratogramas com Identif icaccedilatildeo dos P icos 43

Figura 27 Anaacutelise Termal 48

1

I

INTRODUCcedilAtildeO GERAL

11 Generalidades

O alumiacutenio eacute um metal cada vez mais necessaacuterio para o ser hu-

mano pois possui inuacutemeras aplicaccedilotildees e por isso sua demanda se man-

tem em alta haacute vaacuterios anos A uacutenica fonte economicamente viaacutevel de

alumiacutenio eacute a bauxita que tem o oacutexido de alumiacutenio como seu principal

componente Suas reservas mundiais satildeo 29 bilhotildees de toneladas das

quais 36 bilhotildees estatildeo no Brasil o que deixa o paiacutes com a terceira maior

reserva atraacutes de Guineacute e Austraacutelia (QUARESMA 2015)

Em 2013 a produccedilatildeo nacional de bauxita alcanccedilou 338 milhotildees de

toneladas deixando o Brasil como o quarto produtor mundial De acordo

com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral (DNPM) o Paraacute eacute

responsaacutevel por 865 da produccedilatildeo do paiacutes tendo nos municiacutepios de

Oriximinaacute Paragominas Jurut i e Terra Santa suas minas ativas que pro-

duzem cerca de 2924 milhotildees de toneladas anuais (DNPM 2016)

De acordo com Quaresma (2015) a recuperaccedilatildeo maacutessica da bauxita

eacute em meacutedia 70 Como 30 da bauxita lavrada eacute descartada durante

o processo de beneficiamento o Brasil gera anualmente cerca de 145

milhotildees de toneladas de rejeito do mineacuterio Esse material eacute armazenado

em grandes bacias de rejeitos o que gera um e levado custo em trans-

porte armazenamento e monitoramento para atender agraves normas ambi-

entais vigentes Em Minas Gerais dois casos de rompimento dessas bar-

ragens na cidade de Miraiacute (em 2006 e 2007) chamaram a atenccedilatildeo para

esse rejeito

O Departamento de Produccedilatildeo responsaacutevel pelo controle de quali-

dade na mineraccedilatildeo de bauxita em Juruti se preocupa em assegurar os

padrotildees exigidos pelos clientes que em geral incluem teores de alumina

ferro e siacutel ica aleacutem de umidade Entretanto ainda haacute uma carecircncia no

estudo e caracterizaccedilatildeo do rejeito produzido durante o processo de be-

neficiamento da bauxita

2

Neste trabalho eacute descrita pela primeira vez a caracterizaccedilatildeo tecno-

loacutegica de rejeitos da lavagem da bauxita coletados na bacia de rejeito

da usina de beneficiamento da mina de Jurut i (Paraacute) tendo em vista que

ateacute entatildeo apenas a lama vermelha tem sido alvo de estudos Para isso

foram util izadas as seguintes teacutecnicas analiacutet icas espectrometria de f lu-

orescecircncia de raios-x (EFRX) e difratometria de raios-x (DRX) Com os

resultados obtidos pretende-se contribuir com informaccedilotildees teacutecnicas

para estudos de importacircncia ambiental assim como reaproveitamento

destes materiais em aacutereas como a construccedilatildeo civi l

12 Objetivos

Os objetivos do trabalho foram divididos em objet ivos geral e

mais trecircs objet ivos especiacutef icos

121 Geral Caracterizar tecnologicamente o rejeito de bauxita da

mina de Jurut i-Pa

122 Especiacuteficos

Enumerar os elementos quiacutemicos maiores e traccedilos atraveacutes

da f luorescecircncia de raios-X

Identif icar as principais fases cristalinas por difraccedilatildeo de

raios-X

Complementar a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica das fases cris-

talinas e amorfas por transiccedilotildees de fases atraveacutes de anaacutelise teacutermica

13 Problemaacutetica

Em se tratando de atividade de extraccedilatildeo mineral as principais fon-

tes de degradaccedilatildeo satildeo a deposiccedilatildeo de material esteacuteri l e a deposiccedilatildeo

dos rejeitos decorrentes do processo de beneficiamento (IBRAM 1987)

O Conselho Nacional de Recursos Hiacutedricos (CNRH) define esteacuteri l

como qualquer material natildeo aproveitaacutevel como mineacuterio e descartado pela

operaccedilatildeo de lavra antes do beneficiamento em caraacuteter definit ivo ou tem-

poraacuterio Rejeito eacute definido como material descartado proveniente de

3

plantas de beneficiamento de mineacuterio (BRASIL 2002)

Em relaccedilatildeo ao esteacuteri l este natildeo apresenta problemas ambientais na

mineraccedilatildeo de bauxita pois a geraccedilatildeo desse resiacuteduo se daacute apenas

quando o mineacuterio precisa ser decapeado mas de maneira geral o esteacuteri l

de cobertura eacute depositado na proacutepria cava da qual o mineacuterio foi anteri-

ormente lavrado

O grande problema eacute a geraccedilatildeo de reje ito durante o beneficiamento

da bauxita Estes satildeo descartes de soacutelidos originados do overf low dos

hidrociclones com granulometria inferior a 400 mesh que satildeo armazena-

dos em barragem de rejeitos O ef luente eacute em forma de polpa (mistura

de soacutelido mineral e aacutegua) que geralmente contem 5 a 8 de soacutelidos

em peso e pH em torno de 70 (COELHO 2015)

A bacia de rejeito ou qualquer outro sistema de disposiccedilatildeo de re-

jeitos eacute uma estrutura de engenharia para contenccedilatildeo e deposiccedilatildeo de re-

siacuteduos originados de beneficiamento de mineacuterios captaccedilatildeo de aacutegua e

tratamento de ef luentes (BRASIL 2002) Os rejeitos de mineraccedilatildeo de

bauxita satildeo dispostos agrave superf iacutecie do terreno em locais preacute -seleciona-

dos e onde natildeo exista mineacuterio em subsuperfiacutecie ou em cavas antigas

Mesmo que os f inos da bauxita sejam de natureza soacutelida satildeo ori-

undos de um processo de lavagem resultando numa polpa ou seja o

rejeito de bauxita eacute inicialmente mais l iacutequido do que soacutelido

Assim a problemaacutetica levantada eacute qual os principais elementos

quiacutemicos e quais as principais fases mineraloacutegicas do rejeito de bauxita

da mina de Jurut i

14 Hipoacutetese

Levando-se em consideraccedilatildeo que a bauxita eacute composta basica-

mente de alumina (Al2O3) siacutel ica (SiO2) oacutexido de ferro (Fe2O3) e oacutexido

de titacircnio (TiO2) e que o processo de beneficiamento em Juruti envolve

apenas cominuiccedilatildeo (britagem) classif icaccedilatildeo (peneiramento e ciclona-

gem) lavagem (escrubagem) e f i lt ragem (f i lt ro prensa) eacute razoaacutevel espe-

rar que seu rejeito tambeacutem seja rico nesses mesmos componentes com

menor teor de alumina e maiores teores de siacutelica e ferro que no produto

f inal

4

Entretanto os demais oacutexidos que integram a bauxita satildeo muito va-

riados tanto em diversidade quanto em teores Aleacutem dos quatro oacutexidos

mais abundantes na bauxita espera -se encontrar no seu rejeito oacutexido de

caacutelcio (CaO) oacutexido de potaacutessio (K 2O) oacutexido de manganecircs (MnO) e oacutexido

de magneacutesio (MgO) em menores quantidades

15 Justificativa

O rejeito da bauxita na mina de Jurut i natildeo passa por qualquer anaacute-

lise ou tratamento antes de ser encaminhado para a bacia de rejeito onde

f ica depositado sem que haja nenhum monitoramento aleacutem daqueles re-

alizados na proacutepria estrutura da bacia de rejeito

Apesar de natildeo haver nenhum processo quiacutemico envolvido no be-

neficiamento da bauxita em Juruti isso natildeo garante que o rejeito gerado

natildeo represente perigo Os rejeitos de bauxita do Projeto Trombetas em

Oriximinaacute onde tambeacutem natildeo eacute usado qualquer processo quiacutemico causa-

ram alteraccedilotildees das caracteriacutest icas abioacuteticas e da estrutura das comuni-

dades de macroinvertebrados bentocircnicos 1 do Lago Batata (FONSECA e

ESTEVES 1999)

Estudos realizados em duas usinas de tratamento de bauxita da

Companhia Brasileira Alumiacutenio (CBA) em Minas Gerais por KURUSU et

al (2009) demonstraram que o rejeito ainda conteacutem grande quantid ade

de alumina sendo inclusive possivel seu reaproveitamento por meio da

f lotaccedilatildeo reversa

O primeiro passo para se encontrar uma alternativa para esses re-

siacuteduos eacute a sua caracterizaccedilatildeo Eacute necessaacuterio se definir o quecirc e quanto

estaacute sendo gerado quais suas caracteriacutest icas fiacutesico-quiacutemicas e quais as

possiacuteveis interaccedilotildees quiacutemicas Mesmo que nenhuma nova util idade seja

dada aos rejeitos conhececirc-los eacute importante tambeacutem para verif icar se

eles natildeo representam perigo para o meio ambiente

Por si soacute a necessidade de identif icar a composiccedilatildeo mineraloacutegica

do rejeito da bauxita justif ica a realizaccedilatildeo deste trabalho tendo em vista

1 Seres que se caracterizam por habitar o sedimento aquaacutetico ou sua superfiacutecie

5

que se precisa conhecer o que estaacute sendo gerado e em que quantidade

Mas haacute ainda a possibi l idade de se encontrar uma destinaccedilatildeo alternativa

para o rejeito contribuindo assim com a diminuiccedilatildeo do volume do mate-

rial descartado

16 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

Abordaremos a seguir alguns pontos que satildeo relevantes para

trabalho Iniciando com um breve histoacuterico do alumiacutenio e a gecircnese da

bauxita com foco no nos depoacutesitos amazocircnicos Em seguida discutiremos

a importacircncia econocircmica da bauxita da alumina e do alumiacutenio no Brasil

Posteriormente falaremos da lavra e do beneficiamento na mina da Alcoa

em Juruti com a f inalidade de explicar a origem do rejei to que eacute o objeto

de estudo deste trabalho Por f im abordaremos tanque de sedimentaccedilatildeo

e a barragem de rejeito destino f inal do rejeito

161 A Bauxita

Haacute oito mil anos na Peacutersia jaacute eram produzidos vasos com um tipo

de barro contendo oacutexido de alumiacutenio Trecircs mil anos depois egiacutepcios e

babilocircnios usavam uma substacircncia contendo alumina na fabricaccedilatildeo de

cosmeacuteticos e remeacutedios (ABAL 2015) Mas ateacute entatildeo natildeo se conhecia o

metal como o conhecemos hoje

Apesar de ser o terceiro metal mais abundante do p laneta2 o alu-

miacutenio natildeo eacute encontrado puro na natureza Seu mineacuterio mais comum eacute a

bauxita que recebeu esse nome por ter sido descoberta proacutexima agrave aldeia

de Lecircs Baux na Franccedila por Pierre Berthier em 1821 (SAMPAIO AN-

DRADE E DULTRA 20O5)

Em 1854 Henry Devil le obteve pela primeira vez o alumiacutenio por

via quiacutemica e no ano seguinte expocircs um lingote do metal que chamou a

atenccedilatildeo por ser muito mais leve que o ferro Jaacute o processo de obtenccedilatildeo

do alumiacutenio por meio da reduccedilatildeo eletroliacutet ica da alumina dissolvida em

banho fundido de criolita foi desenvolvido separadamente por Paul Louis

2 O Ferro eacute o primeiro (3463 - em massa) e o Magneacutesio eacute o segundo (127 - em massa) O Alumiacutenio

responde por 109 da massa do planeta (COSTA 1996)

6

Toussaint Heacuteroult na Franccedila e Charles Mart in Hall nos Estados Unidos

simultaneamente em 1886 (SERMETAL 2015)

Esse processo f icou conhecido como Hall -Heroacuteult e foi fundamental

para a induacutestria global de alumiacutenio Apesar de ter passado por vaacuterias

atualizaccedilotildees e ter algumas variaccedilotildees os princiacutepios do meacutetodo Hall -He-

roacuteult satildeo mantidos na induacutestria ateacute os dias de hoje

O Alumiacutenio eacute o elemento metaacutelico mais abundante na Crosta Con-

tinental (813 ) 3 e o terceiro elemento mais abundante na natureza logo

apoacutes o oxigecircnio e o sil iacutecio (em massa pois em volume o elemento mais

abundante eacute o Nitrogecircnio) Devido agrave elevada af inidade com o oxigecircnio

natildeo eacute costume encontrar o alumiacutenio como substacircncia elementar mas

sim em formas combinadas tais como oacutexidos ou sil icatos (COIMBRA

2015)

O processo para obtenccedilatildeo da alumina a partir da bauxita foi desen-

volvido e patenteado por Karl Josef Bayer em 1888 e se baseia na ele-

vada solubil idade dos minerais portadores de alumiacutenio em soluccedilatildeo com

soda caacuteustica De maneira bem resumida as etapas do processo Bayer

satildeo digestatildeo separaccedilatildeo da lama vermelha cristal izaccedilatildeo do hid roacutexido

de alumiacutenio e calcinaccedilatildeo (SILVA FILHO ALVES e DA MATA 2007)

Em meacutedia 5 t de bauxita precisam ser submetidas ao ataque de

014 t de soda caacuteustica para produzir 2 t de alumina que submetida a um

processo de reduccedilatildeo que consome em cerca 13000 kW produz 1 t de

alumiacutenio (MAacuteRTIRES 2011)

Em 2013 as reservas mundiais de bauxita eram de 29 bilhotildees de

toneladas 36 bi lhotildees de toneladas 124 das quais em solo brasileiro

com grande destaque para estado do Paraacute que possui os maiores depoacute-

sitos de bauxita metaluacutergica do paiacutes (SANTANA 2014) Segundo Maacutert i-

res (2001) cinco estados brasi leiros (Satildeo Paulo Paraacute Santa Catarina

Minas Gerais e Maranhatildeo) satildeo detentores de reservas de bauxita de grau

metaluacutergico Somente no estado de Paraacute encontram -se 908 dessas

reservas que quando somadas agraves reservas de Minas Gerais perfazem

983

3 O Ferro eacute menos abundantes na Crosta destacando-se no manto e no nuacutecleo do planeta O Magneacutesio

destaca-se no Manto e tambeacutem na Crosta Oceacircnica (Costa 1996)

7

A bauxita eacute o principal mineacuterio da regiatildeo Oeste do Paraacute sendo

explotada pela Mineraccedilatildeo Rio do Norte (MRN) nas minas de Porto Trom-

betas (Oriximinaacute e Terra Santa) e pela Aluminium Company of America

(ALCOA) na mina de Juruti (Juruti) Aleacutem disso a Norsh Hydro t ambeacutem

explota bauxita na cidade de Paragominas (Nordeste do estado) e a Vo-

torantim Metais pretende instalar um complexo para extrair o mineacuterio e

produzir alumina na cidade de Rondon do Paraacute (Sudeste do estado)

Para Sampaio e Neves (2002) o termo bauxita faz alusatildeo agrave rocha

bauxito a qual pode ter as seguintes constituintes principais a boehmita

AlOOH mais comum na Europa diaacutesporo AlO(OH) mais comum na Aacutesia

e a gibbsita Al(OH)3 mais comum em regiotildees de clima Tropical como nas

Ameacutericas do Sul e Central Esses minerais satildeo conhecidos como Oxi -

hidroacutexidos de Alumiacutenio Neste trabalho eacute uti l izado o termo bauxita refe-

rindo-se ao mineacuterio de alumiacutenio

Algumas bauxitas tecircm composiccedilatildeo que se aproxima agrave da gibbsita

todavia em sua maioria formam uma mistura contendo impurezas como

siacutel ica oacutexido de ferro t itacircnio e outros elementos Como consequecircncia a

bauxita natildeo eacute considerada uma espeacutecie mineral 4

De acordo com a aplicaccedilatildeo a bauxita eacute classif ica em metaluacutergica e

natildeo-metaluacutergica (refrataacuteria) A bauxita metaluacutergica eacute aplicada na obten-

ccedilatildeo da alumina que eacute transformada em alumiacutenio A bauxita natildeo -metaluacuter-

gica eacute usada principalmente na induacutestria de refrataacuterios mas sua aplica-

ccedilatildeo se daacute ainda em abrasivos cimentos argi losos induacutestria quiacutemica an-

tiderrapante retardador de chama soldas etc (SAMPAIO e NEVES

2002) Quimicamente a diferenccedila se daacute principalmente pelo teor de oacutexido

de ferro (Fe2O3) que na bauxita metaluacutergica chega a 30 enquanto na

natildeo-metaluacutergica natildeo passa de 5 No Brasil em torno de 92 da bauxita

apresenta altos teores de ferro sendo classif icadas como metaluacutergica

(QUARESMA 2015)

4 Espeacutecie Mineral Para ter essa denominaccedilatildeo eacute necessaacuterio ter as seguintes caracteriacutesticas Estado Soacutelido composiccedilatildeo quiacutemica definida estrutura interna na forma de arranjo geomeacutetrico organizado dos aacutetomos que os constituem origem inorgacircnica e natural A bauxita natildeo atende agrave 2ordf caracteriacutestica

8

As maiores empresas na explotaccedilatildeo de bauxita no mundo satildeo Co-

malco Alcan Alcoa Rio Tinto e BHP na Austraacutelia a CVG na Guineacute e a

MRN no Brasil Os dois maiores produtores de alumiacutenio do mundo satildeo

Estados Unidos e Canadaacute mesmo nenhum deles possuindo reservas de

bauxita sendo totalmente dependentes da importaccedilatildeo do mineacuterio

(IBRAM 2011)

Aleacutem da alumina outras fases tambeacutem podem estar presentes na

bauxita tais como quartzo (SiO2) hematita (Fe2O3) anataacutesio (TiO2) e

caulinita (Al2SiO5) Dessa forma a composiccedilatildeo quiacutemica de amostras des-

tes mineacuterios se destaca por apresentar elevado teor de alumiacutenio (Al)

acompanhado por ferro (Fe) si l iacutecio (Si) e t itacircnio (Ti) Outros eleme ntos

costumam estar presentes poreacutem em quantidades menores como Caacutelcio

(Ca) Potaacutessio (K) Manganecircs (Mn) e Magneacutesio (MgO Menos abundan-

tes ocorrem ainda Boro (B) Baacuterio (Ba) Beriacutel io (Be) Cobalto (Co)

Cromo (Cr) Cobre (Cu) Liacutet io (Li) Molibdecircnio (Mo) Chumbo (Pb) Esta-

nho (Sn) Estrocircncio (Sr) Vanaacutedio (V) Iacute trio (Y) Zinco (Zn) e Zircocircnio (Zr)

como elementos traccedilos ou seja na escala de parte por milhatildeo (ppm)

(SILVA e OLIVEIRA 1992)

Um trabalho mais recente de Leonardi Ladeira e Santos (2010)

com perf is bauxiacuteticos no sudeste do Brasil (Minas Gerais e Satildeo Paulo)

inclui ainda como seus possiacuteveis componentes Pentoacutexido de Foacutesforo

(P2O5) Oacutexido de Soacutedio (Na2O) Gaacutelio (Ga) Nioacutebio (Nb) Rubiacutedio (Rb) e

Toacuterio (Th) todos em ppm

Deve-se ressaltar que haacute outros minerais com alto teor de alumiacutenio

na natureza como a alunita (KAl 3(OH)6(SO4)2 e anort i ta (CaAl2Si2O8)

(SAMPAIO ANDRADE e DUTRA 2005) poreacutem a obtenccedilatildeo de alumiacutenio

a partir desses minerais seria muito cara inviabilizando economicamente

o processo

162 Gecircnese da Bauxita Amazocircnica

A concentraccedilatildeo de elementos quiacutemicos ou minerais acima da abun-

dacircncia normal da crosta terrestre formado por processos geoloacutegicos eacute

denominada depoacutesito mineral (CAVALTI NETO e ROCHA 2010) Os de-

poacutesitos contecircm minerais de mineacuterio que no caso da bauxita eacute a alumina

9

Os depoacutesitos de bauxita da regiatildeo amazocircnica satildeo formados a partir de

processos superf iciais especif icamente em depoacutesitos residuais Esses

depoacutesitos satildeo formados por processos intempeacutericos que atuam tra nsfor-

mando ou concentrando minerais originando assim as jazidas lateriacutet icas

(BIONDI 2004)

A Concentraccedilatildeo de minerais primaacuterios ocorre pela acumulaccedilatildeo re-

lativa do mineral de interesse Eacute o caso do foacutesforo na apatita do ni oacutebio

no pirocloro e do cromo na cromita No caso da formaccedilatildeo de novos

minerais ocorre a destruiccedilatildeo do mineral primaacuterio e formaccedilatildeo de outro

mineral Como exemplo temos a hematita (ferro) anataacutesio (t itacircnio) e a

gibbsita (alumiacutenio) (GIANNINI 2000)

O intemperismo pode ser de trecircs tipos f iacutesico bioloacutegico ou quiacute-

mico O intemperismo fiacutesico causa a fragmentaccedilatildeo da rocha sem promo-

ver mudanccedilas quiacutemicas e ocorre devido a variaccedilotildees no niacutevel de pres-

sotildees que levam agrave fadiga do material O intemperismo bioloacutegico eacute cau-

sado pela accedilatildeo de vegetais a traveacutes da accedilatildeo desagregadora de aacutecido

huacutemico que eacute uma soluccedilatildeo aacutecida resultante da extraccedilatildeo de componentes

orgacircnicos do solo ou do subsolo normalmente huacutemus por soluccedilotildees

aquosas percolantes (LEMES 2014)

Jaacute os processos que levam ao intemperismo quiacutemico satildeo aqueles

que por meio de reaccedilotildees quiacutemicas resultam na decomposiccedilatildeo da estru-

tura dos minerais sendo muito importantes em regiotildees de clima tropical

uacutemido Processos quiacutemicos que atuam sobre os minerais constituintes

das rochas dissoluccedilatildeo oxidaccedilatildeo reduccedilatildeo oxirreduccedilatildeo hidrataccedilatildeo l ixi-

viaccedilatildeo e troca de iacuteons Os fatores envolvidos satildeo faci l idade de acesso

da aacutegua e do ar no material rochoso reatividade do maciccedilo rochoso em

relaccedilatildeo agrave aacutegua grau de agressividade da aacutegua e tempo (LEMES 2014)

Somente o intemperismo quiacutemico eacute capaz de concentrar metais

Ele ocorre porque todos os principais minerais em rochas iacutegneas e me-

tamoacuterf icas e alguns minerais de rochas sedimentares satildeo instaacuteveis na

superfiacutecie da Terra Esses minerais se alteram para novos minerais

estaacuteveis os mais comuns satildeo os argilo -minerais principalmente cauli-

nita montmori l lonita e il ita Satildeo acompanhados por vaacuterios oacutexidos e hi-

10

droacutexidos part icularmente aqueles de ferro alumiacutenio e t i tacircnio Isso ex-

plica a presenccedila desses elementos na baux ita e tambeacutem no seu rejeito

(GIANNINI 2000)

A bauxita se forma em regiotildees tropicais e subtropicais por accedilatildeo

do intemperismo quiacutemico sobre rochas aluminossil icaacutet icas Apesar de ser

frequentemente descrita como um mineacuterio de alumiacutenio a bauxita natildeo eacute

uma espeacutecie mineral propriamente dita mas um material heterogecircneo

formado de uma mistura de hidroacutexidos de alumiacutenio hidratados

([AlOx(OH)3-2x] 0ltxlt1) contendo impurezas A proporccedilatildeo de gibbsita

boehmita e diaacutesporo varia dependendo da localizaccedilatildeo geograacutefica do mi-

neacuterio (JESUS 2011) No Brasil a gibbisita eacute o mineral mais comum na

bauxita

O mineral fonte da gibbsita eacute o feldspato potaacutessio que sob a accedilatildeo

da aacutegua e do aacutecido carbocircnico (ambos geralmente oriundos das chuvas)

reage formando a caulinita o bicarbonato a siacutel ica e l iberando iacuteons de

potaacutessio conforme descrito na equaccedilatildeo abaixo

2KAlSi3O8(s) + 2H2CO3(aq) + H2O = Al2Si2O5(OH)4(s) + 2K+(aq) + K-Feldspato Aacutecido Carbono Aacutegua Caul in i ta Iacuteons Potaacutessio

2HCO3-(aq) + 4SiO2(aq) (i) Bicarbonato Siacute l ica

O Alumiacutenio nessa reaccedilatildeo f ica retido nos minerais argilosos residu-

ais e oacutexidos A extraccedilatildeo de alumiacutenio de si l icatos eacute economicamente pro-

ibit iva entretanto em climas tropicais como na Amazocircnia paraense a

grande disponibi l idade de aacutegua permite o desenvolvimento intenso do

intemperismo quiacutemico de tal forma que a siacutel ica eacute removida da caulinita

e um hidroacutexido de alumiacutenio permanece como resiacuteduo Por isso o depoacutesito

eacute denominado residual (BIONDI 2004)

Se parte da massa da rocha original eacute perdida em soluccedilatildeo durante

o intemperismo a concentraccedilatildeo de Alumiacutenio aumenta ateacute que quantida-

des econocircmicas sejam ating idas no resiacuteduo Dessa forma a caulinita

reagindo com a aacutegua forma a gibbsita e o oacutexido de si l iacutecio conforme re-

presentado na equaccedilatildeo abaixo

11

Al2Si2O5(OH)4(s) + H2O = 2Al(OH)3(s) + 2SiO2(aq) ( i i) Caul ini ta Aacutegua Gibbs i ta Oacutexido de Si l iacutec io

Na praacutetica o produto f inal do intemperismo natildeo eacute o hidroacutexido puro

mas uma mistura de oacutexidos e hidroacutexidos de alumiacutenio com composiccedilatildeo

meacutedia de Al(OH)3 que eacute a Gibbsita (BIONDI 2004) As quantidades das

principais impurezas presentes na bauxita variam com a regiatildeo de ori-

gem causando alteraccedilotildees no aspecto f iacutesico do mineacuterio que pode variar

de um soacutelido marrom-escuro ferruginoso ateacute um soacutelido de cor creme

duro e cristal ino (CONSTANTINO et al 2002)

163 Importacircncia Econocircmica da Bauxita no Brasil

De acordo com Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas de Pesquisa

Mineral (ABPM) os maiores produtores mundiais de bauxita satildeo Austraacute-

lia Indoneacutesia China e Brasil com 30 19 15 e 13 respectiva-

mente do total anual de 260 milhotildees de toneladas (ABPM 2014)

Em 2013 o Brasil produziu 338 milhotildees de toneladas Desse total

a distribuiccedilatildeo por empresa estaacute representada na tabela 01

Tabela 01 Produccedilatildeo Brasileira de Bauxita por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

MRN 173 512 Norsk Hydro 75 222 Alcoa 55 163 VotorantimmdashCBA 29 86 Outras 06 17 TOTAL 338 1000

Fonte ABAL 2014

Vale ressaltar que os dados de produccedilatildeo de bauxita atendem ao

criteacuterio base uacutemida Isso tem a f inal idade de tornaacute-los comparaacuteveis aos

divulgados por vaacuterias fontes Especif icamente no ano de 2013 o teor

meacutedio de umidade da bauxita foi da ordem de 12

Os nuacutemeros de 2013 apontam que a produccedilatildeo nacional de bauxita

apresentou uma leve queda de 18 em relaccedilatildeo ao ano anterior A esta-

bil idade da produccedilatildeo pode ser explicada pela demanda constante e ao

12

custo de energia eleacutetrica tendo em vista que o setor eacute um grande con-

sumidor de energia eleacutetr ica para a produccedilatildeo de alumiacutenio primaacuterio (SAN-

TANA 2014)

O estado do Paraacute continuou sendo o maior produtor nacional do

mineacuterio em 2013 com mais de 29 milhotildees de toneladas de bauxita pro-

duzidas o que representa um percentual de 865 da produccedilatildeo brasi-

leira (SANTANA 2014) Os trecircs municiacutepios paraenses que produziram o

mineacuterio naquele ano foram Oriximinaacute (MRN) Paragominas (Norsk Hydro -

Mineraccedilatildeo Paragominas) e Jurut i (Alcoa)

A part ir de 2014 o projeto Trombetas da Mineraccedilatildeo Rio do Norte

situado no municiacutepio de Oriximinaacute passou a lavrar bauxita em minas

localizadas no municiacutepio de Terra Santa - PA mas o beneficiamento con-

tinua ocorrendo em Porto Trombetas elevando para quatro o nuacutemero de

municiacutepios produtores de mineacuterio de alumiacutenio no Paraacute

Aleacutem do Paraacute a bauxita eacute lavrada em Minas Gerais Satildeo Paulo

Santa Catarina Goiaacutes e Espiacuterito Santo Os 20 municiacutepios produtores de

bauxita nesses 6 estados estatildeo na tabela 02

Tabela 02

Ord Municipio UF CFEM(R$)

01 Paragominas PA 2899298704 02 Oriximinaacute PA 2659403701 03 Terra Santa PA 1547752217 04 Juruti PA 1361088670 05 Satildeo Sebastiatildeo da Vargem Alegre MG 185888440 06 Divinolacircndia SP 59038496 07 Miraiacute MG 43356891 08 Barro Alto GO 34995187 09 Santa Baacuterbara MG 16018373 10 Santa Rita do Novo Destino GO 30831728 11 Poccedilos de Caldas MG 34662671 12 Lavrinhas SP 25233345 13 Correia Pinto SC 14077688 14 Caldas MG 13119314 15 Andradas MG 4217475 16 Itamarati de Minas MG 1251590 17 Senador Amaral MG 1145099 18 Rosaacuterio da Limeira MG 170651 19 Paracatu MG 25872 20 Afonso Claacuteudio ES 12196

TOTAL Fonte DNPM 2016

13

De acordo com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral

(DNPM) em 2015 a mineraccedilatildeo paraense de bauxita recolheu CFEM no

valor de R$ 8467543292 Desse montante Jurut i contribuiu com R$

1361088670 equivalente a 16 do total Levando-se em consideraccedilatildeo

que 65 do valor recolhido satildeo repassados diretamente para o municiacutepio

produtor Jurut i fez jus a R$ 884707635 em 2015 meacutedia de R$

73725636 ao mecircs

Do total da bauxita comercial cerca de 90 eacute usada para a produ-

ccedilatildeo metaluacutergica da cadeia do alumiacutenio (alumina e alumiacutenio primaacuterio) e

o restante 10 usadas para outros f ins como refrataacuterio abrasivo ci-

mentos argilosos velas de igniccedilatildeo quiacutemica (sulfato de alumiacutenio) e ou-

tros (QUARESMA 2015) No Brasil esse percentual chega a 95

A produccedilatildeo nacional de Alumina em 2013 foi de 994Mt distribuiacuteda

em 6 grandes empresas AlunorteNorsk Hydro (Barcarena - PA) Alcoa

(Satildeo Luiacutes - MA e Poccedilos de Caldas - MG) BHP Bill iton (Satildeo Luiacutes - MA)

VotorantimCBA (Alumiacutenio - SP) Alcan (Satildeo Luiacutes - MA) e Hindalco (Ouro

Preto - MG) A produccedilatildeo eacute vista na tabela 03

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

AlunorteNorsk Hydro 5377 541 Alcoa 2186 220 BHP Billiton 1239 124 Votorantim-CBA 0792 80 Outras (Alcan e Hindalco) 0347 35 TOTAL 9941 1000

Fonte ABAL 2015

O estado do Paraacute com a AlunorteNorsk Hydro tambeacutem lidera o

Ranking na produccedilatildeo de Alumina com 541 sendo que empresa locali-

zada em Barcarena recebe bauxita da Norsk Hydro e tambeacutem da MRN

Jaacute a bauxita de Juruti eacute levada para Satildeo Luiacutes no Maranhatildeo estado

que natildeo possui mina de bauxita mas responde por 344 da produccedilatildeo

de alumina no complexo Alumar das empresas Alcoa e BHP Bill iton

Jaacute a Votorantim-CBA localizada em no estado de Satildeo Paulo res-

ponde por 8 da alumina brasileira enquanto Alcan e Hindalco em Minas

Gerais produzem 35 Isso se deve ao fato de a maioria da bauxita de

14

Minas Gerais ser do tipo refrataacuteria o mesmo ocorrendo em Santa Cata-

rina e Goiaacutes esses uacutelt imos que natildeo produzem alumina

Apenas cinco empresas produzem alumiacutenio primaacuterio no paiacutes Voto-

rantim-CBA (Alumiacutenio - SP) Albras (Barcarena - PA) Alumar (Satildeo Luiacutes

- MA) Alcoa (Poccedilos de Caldas - MG) e Novelis (Ouro Preto - MG) A

unidade de reduccedilatildeo do consoacutercio Alumar tem como principais acionistas

as empresas Alcoa Alumiacutenio SA e BHP Bil l iton Metais SA A dis tribui-

ccedilatildeo da produccedilatildeo de alumiacutenio por empresa estaacute na tabela 04

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (1000t) Participaccedilatildeo ()

Votorantim-CBA 4133 317 Albras 4055 311 Alumar 3651 280 Alcoa 782 60 Novelis 417 32 TOTAL 13038 1000

Fonte ABAL 2015

Como grande parte da alumina produzida no Paraacute e no Maranhatildeo

satildeo exportadas estes satildeo o segundo e o terceiro estado na produccedilatildeo de

alumiacutenio respectivamente sendo Satildeo Paulo o maior produtor do Brasil

Natildeo por acaso a Votorantim-CBA estaacute localizada na cidade de Alumiacutenio

- SP

164 A Lavra da Bauxita em Juruti - PA

Para se entender como ocorre a lavra eacute necessaacuterio conhecer o

perf i l do corpo mineral izado da mina A bauxita em Jurut i estaacute localizada

numa profundidade de 25m a 185m sendo um corpo mineral de origem

sedimentar que tem no maacuteximo 6m de espessura O perf i l l i toloacutegico da

mina de Jurut i eacute apresentado na f igura 01

15

Figura 01 Perf i l L i to loacutegico da Mina de Jurut i Fonte ALCOA apud AMARAL 2015

O horizonte abaixo do solo orgacircnico eacute argi loso de coloraccedilatildeo ama-

relada denominada argila belterra formada basicamente por caulinita e

gibbsita Trata-se de uma camada altamente porosa e permeaacutevel apesar

de se argi losa Sua espessura pode variar de 1 a ateacute 12 m (ALCOA apud

AMARAL 2015)

A camada de bauxita nodular eacute formada por estruturas na forma de

noacutedulos com tamanhos entre 05 e 2 cm presos em uma matriz argi losa

similar agrave da cobertura Os noacutedulos podem ser mais aluminosos ou mais

ferruginosos dependendo da altura em que se localiza no perf i l Quanto

maior a profundidade mais ferruginosos eles seratildeo Estatildeo sendo reali-

zados estudos para procurar meacutetodos de concentraccedilatildeo que viabil izem

seu aproveitamento econocircmico A espessura desta camada pode chegar

a 3 m (BRELAZ 2013)

O horizonte seguinte eacute de laterita tambeacutem denominada bauxita fer-

ruginosa onde o elevado teor de fer ro confere uma coloraccedilatildeo escura

Apresenta noacutedulos maiores que podem formar grandes agregados

quando cimentados por oacutexidos de ferro A espessura desta camada eacute

bastante variaacutevel podendo ter de alguns centiacutemetros a 3m (SOUZA

2014)

Na camada de bauxita maciccedila eacute onde ocorre a maior concentraccedilatildeo

16

de gibbsita Haacute tambeacutem a presenccedila tanto de oacutexidos de ferro como de

caulinita mas em uma proporccedilatildeo muito menor Quartzo pode ser encon-

trado mais proacuteximo da zona ferruginosa O topo desta camada eacute mais

massivo e conteacutem pouca argi la Agrave medida que aumenta a profundidade

a camada deixa de ser massiva e passa a se apresentar em blocos com

preenchimento de argi la entre eles Esta camada varia de 35 a 6m

(SOUZA 2014)

No horizonte inferior tem-se a presenccedila de material argi loso e

ainda gibbsita e jaacute natildeo possui importacircncia econocircmica denominado argi la

variegada

A lavra de bauxita em Jurut i eacute feita de modo tradicional a ceacuteu

aberto com a recuperaccedilatildeo da aacuterea sendo feita contemporaneamente com

a extraccedilatildeo do mineacuterio meacutetodo conhecido como lavra em tiras ou strip

mining Nesse meacutetodo a lavra progride por meio de uma seacuterie de corte s

paralelos na forma de trincheiras profundas denominadas de tiras

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material O pro-

cesso eacute realizado esquematicamente conforme a f igura 02

Figura 02 Esquema da lavra strip mining Fonte Souza 2014

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material Na f igura

03 eacute possiacutevel ver uma tira pronta para ser lavrada

17

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada Fonte BRELAZ 2013

A lavra da mina de Jurut i tem a seguinte sequecircncia

a supressatildeo vegetal

b remoccedilatildeo do solo orgacircnico

c decapeamento

d desmonte mecacircnico

e carregamento e

f transporte

Atualmente a exploraccedilatildeo da bauxita em Jurut i acontece em quatro

frentes de lavra todas no platocirc Capiranga Todo mineacuterio vindo das dife-

rentes frentes de lavra passa pelo processo de blendagem isso acontece

devido variaccedilotildees de teores de cada tira

A supressatildeo vegetal consiste no desmatamento de uma aacuterea e em

seguida carregamento a vegetaccedilatildeo destinando-a para sua util izaccedilatildeo f inal

de acordo com as normas ambientais Na mina de juruti a supressatildeo

vegetal eacute realizada por empresas terceir izadas Realiza -se previamente

o afugentamento e captura da fauna e posteriormente o manejo da f lora

para o ref lorestamento da aacuterea minerada

Esta atividade eacute realizada com operadores de moto serra que satildeo

encarregados de cortar arvores de meacutedio e grande porte (Diacircmetro na

Altura do Peito gt 80 cm) e executar o retalhamento das mesmas trans-

formando-as em toras Na f igura 04 eacute possiacutevel verif icar o trabalho dos

operadores de motosserra

18

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras

Fonte AMARAL 2015

Em seguida satildeo ut il izados tratores de es teiras D61 da Komatsu

(f igura 05) para a l impeza da aacuterea desmatada e escavadeiras que auxi-

l iam no carregamento da galhada em caminhotildees que transportam este

material para os depoacutesitos de esteacuteri l que satildeo locais estrateacutegico s de re-

conformaccedilatildeo de aacutereas degradadas com a atividade de lavra

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6

Fonte SOUZA 2014

Na mina de Juruti as galhadas satildeo depositadas no fundo das cavas

para auxiliar na revegetaccedilatildeo de aacutereas jaacute lavradas Jaacute as toras de madei-

ras satildeo transportadas usando-se carregadeiras de rodas WA200 Koma-

tsu e caminhatildeo madeireiro 2423 da Mercedes Bens para serem estoca-

das e direcionadas para o processo f inal junto aos oacutergatildeos competentes

A etapa de Remoccedilatildeo do solo orgacircnico compreende a retirada da

primeira camada do solo de coloraccedilatildeo escura com uma espessura apro-

ximada de 30 cm rica em nutrientes Util iza -se escavadeiras PC400 e

19

caminhotildees basculantes Scania P420 A f igura 06 mostra o momento do

carregamento do caminhatildeo

Figura 06 Carregamento do Topsoil

Fonte AMARAL 2015

O topsoil removido eacute transportado para cima do esteacuteril que foi re-

movido da t ira que jaacute foi lavrada para reconformaccedilatildeo da aacuterea degradada

com o objet ivo de que este solo orgacircnico (r ico em nutriente e contendo

sementes de aacutervores nativas raiacutezes galhos troncos e etc) recomponha

o solo e as aacutervores nativas cresccedilam novamente fazendo um ref loresta-

mento natural meacutetodo chamado de ldquomatildeo de Deusrdquo

Na f igura 07 foi destacado a camada de solo orgacircnico que foi de-

volvido para a aacuterea jaacute minerada Eacute possiacutevel perceber ainda que jaacute haacute

vegetaccedilatildeo oriunda do ref lorestamento natural

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil

Fonte SOUZA 2014

O decapeamento compreende a remoccedilatildeo da camada de esteacuteril que

varia entre 10 e 12 m de espessura A remoccedilatildeo do esteacuteri l eacute feita pela

20

empresa terceirizada UampM para isso ela conta com 04 tratores de estei-

ras TE D11 TCD (para decapeamento das tiras) com capacidade de re-

mover ateacute 44 msup3 de argila por laminada 01 trator de esteiras TE D9 T 01

trator de esteiras TE D6R (para reconformaccedilatildeo do esteacuteri l e apoio) 01

escavadeira EH 365 D com capacidade de movimentar ateacute 45 msup3 por

ciclo 01 escavadeira EH 349D com capacidade de movimentar ateacute 31

msup3 por ciclo (todas da CATERPILLAR) 07 caminhotildees basculante 4844

da Mercedes Bens com capacidade de transportar ateacute 17 msup3 por ciclo

01 moto niveladora para apoio 01 caminhatildeo comboio para abasteci-

mento dos equipamentos e 01 caminhatildeo pipa para umectaccedilatildeo das vias

(AMARAL 2015)

A liberaccedilatildeo do mineacuterio soacute acontece apoacutes a remoccedilatildeo da camada de

laterita Toda laterita removida eacute empurrada para aacuterea de bota fora e

tambeacutem util izada na construccedilatildeo conformaccedilatildeo e manutenccedilatildeo de vias de

acessos principais e intermediaacuterios que servem de traacutefego para maqui-

nas caminhotildees e caminhonetes A maior parte do esteacuteril eacute removida com

a lacircmina dos tratores processo esse que pode ser visto na f igura 0 8

Figura 08 Decapeamento com TE D11

Fonte AMARAL 2015

O desmonte da camada de bauxita eacute realizado no meacutetodo mecacircnico

tambeacutem com tratores TE D11 com auxil io um dispositivo em forma de

gancho denominado ldquo ripperrdquo que f ica acoplado na parte traseira do equi-

pamento que em contato com a rocha eacute capaz fragmentaacute-la Esse pro-

cesso eacute conhecido como escarif icaccedilatildeo A etapa de desmonte do mineacuterio

21

gera matacotildees que devem atender ao topsize (tamanho da capacidade

do britador) da planta que corresponde no a 12 m A f igura 09 mostra

um ripper f incado no mineacuterio realizando a escarif icaccedilatildeo

Figura 09 Escar if icaccedilatildeo com TE D11

Fonte AMARAL 2015

A tira em geral mede 200 m de comprimento e 25 m de largura e eacute

constituiacuteda de uma soacute bancada contendo de 07 ou 08 blocos (25 m X 25

m) As tiras possuem um padratildeo de nomenclatura na ordem alfabeacutetica

que vai de A a Z que satildeo demarcadas pela topografia no local com es-

taqueamento e bandeirolas numeradas

O carregamento e o transporte de mineacuterios satildeo feitos pela empresa

terceir izada O carregamento eacute feito por escavadeiras hidraacuteulicas EH

349D da caterpil lar que possui uma concha com capacidade de carregar

ateacute 31 msup3 de material uma lanccedila que juntamente com o braccedilo podem

alcanccedilar ateacute 6m de profundidade esteiras que lhe permite trafegar em

terrenos de d if iacuteceis acessos giro de 360ordm horaacuterio e anti -horaacuterio Eacute um

equipamento de porte meacutedio e tem capacidade de produzir ateacute 350 th

A f igura 10 mostra a escavadeira sobre a camada de mineacuterio realizando

o carregando no mesmo niacutevel do caminhatildeo o qual eacute visto jaacute cheio na

f igura 11

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

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tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

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Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

1

I

INTRODUCcedilAtildeO GERAL

11 Generalidades

O alumiacutenio eacute um metal cada vez mais necessaacuterio para o ser hu-

mano pois possui inuacutemeras aplicaccedilotildees e por isso sua demanda se man-

tem em alta haacute vaacuterios anos A uacutenica fonte economicamente viaacutevel de

alumiacutenio eacute a bauxita que tem o oacutexido de alumiacutenio como seu principal

componente Suas reservas mundiais satildeo 29 bilhotildees de toneladas das

quais 36 bilhotildees estatildeo no Brasil o que deixa o paiacutes com a terceira maior

reserva atraacutes de Guineacute e Austraacutelia (QUARESMA 2015)

Em 2013 a produccedilatildeo nacional de bauxita alcanccedilou 338 milhotildees de

toneladas deixando o Brasil como o quarto produtor mundial De acordo

com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral (DNPM) o Paraacute eacute

responsaacutevel por 865 da produccedilatildeo do paiacutes tendo nos municiacutepios de

Oriximinaacute Paragominas Jurut i e Terra Santa suas minas ativas que pro-

duzem cerca de 2924 milhotildees de toneladas anuais (DNPM 2016)

De acordo com Quaresma (2015) a recuperaccedilatildeo maacutessica da bauxita

eacute em meacutedia 70 Como 30 da bauxita lavrada eacute descartada durante

o processo de beneficiamento o Brasil gera anualmente cerca de 145

milhotildees de toneladas de rejeito do mineacuterio Esse material eacute armazenado

em grandes bacias de rejeitos o que gera um e levado custo em trans-

porte armazenamento e monitoramento para atender agraves normas ambi-

entais vigentes Em Minas Gerais dois casos de rompimento dessas bar-

ragens na cidade de Miraiacute (em 2006 e 2007) chamaram a atenccedilatildeo para

esse rejeito

O Departamento de Produccedilatildeo responsaacutevel pelo controle de quali-

dade na mineraccedilatildeo de bauxita em Juruti se preocupa em assegurar os

padrotildees exigidos pelos clientes que em geral incluem teores de alumina

ferro e siacutel ica aleacutem de umidade Entretanto ainda haacute uma carecircncia no

estudo e caracterizaccedilatildeo do rejeito produzido durante o processo de be-

neficiamento da bauxita

2

Neste trabalho eacute descrita pela primeira vez a caracterizaccedilatildeo tecno-

loacutegica de rejeitos da lavagem da bauxita coletados na bacia de rejeito

da usina de beneficiamento da mina de Jurut i (Paraacute) tendo em vista que

ateacute entatildeo apenas a lama vermelha tem sido alvo de estudos Para isso

foram util izadas as seguintes teacutecnicas analiacutet icas espectrometria de f lu-

orescecircncia de raios-x (EFRX) e difratometria de raios-x (DRX) Com os

resultados obtidos pretende-se contribuir com informaccedilotildees teacutecnicas

para estudos de importacircncia ambiental assim como reaproveitamento

destes materiais em aacutereas como a construccedilatildeo civi l

12 Objetivos

Os objetivos do trabalho foram divididos em objet ivos geral e

mais trecircs objet ivos especiacutef icos

121 Geral Caracterizar tecnologicamente o rejeito de bauxita da

mina de Jurut i-Pa

122 Especiacuteficos

Enumerar os elementos quiacutemicos maiores e traccedilos atraveacutes

da f luorescecircncia de raios-X

Identif icar as principais fases cristalinas por difraccedilatildeo de

raios-X

Complementar a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica das fases cris-

talinas e amorfas por transiccedilotildees de fases atraveacutes de anaacutelise teacutermica

13 Problemaacutetica

Em se tratando de atividade de extraccedilatildeo mineral as principais fon-

tes de degradaccedilatildeo satildeo a deposiccedilatildeo de material esteacuteri l e a deposiccedilatildeo

dos rejeitos decorrentes do processo de beneficiamento (IBRAM 1987)

O Conselho Nacional de Recursos Hiacutedricos (CNRH) define esteacuteri l

como qualquer material natildeo aproveitaacutevel como mineacuterio e descartado pela

operaccedilatildeo de lavra antes do beneficiamento em caraacuteter definit ivo ou tem-

poraacuterio Rejeito eacute definido como material descartado proveniente de

3

plantas de beneficiamento de mineacuterio (BRASIL 2002)

Em relaccedilatildeo ao esteacuteri l este natildeo apresenta problemas ambientais na

mineraccedilatildeo de bauxita pois a geraccedilatildeo desse resiacuteduo se daacute apenas

quando o mineacuterio precisa ser decapeado mas de maneira geral o esteacuteri l

de cobertura eacute depositado na proacutepria cava da qual o mineacuterio foi anteri-

ormente lavrado

O grande problema eacute a geraccedilatildeo de reje ito durante o beneficiamento

da bauxita Estes satildeo descartes de soacutelidos originados do overf low dos

hidrociclones com granulometria inferior a 400 mesh que satildeo armazena-

dos em barragem de rejeitos O ef luente eacute em forma de polpa (mistura

de soacutelido mineral e aacutegua) que geralmente contem 5 a 8 de soacutelidos

em peso e pH em torno de 70 (COELHO 2015)

A bacia de rejeito ou qualquer outro sistema de disposiccedilatildeo de re-

jeitos eacute uma estrutura de engenharia para contenccedilatildeo e deposiccedilatildeo de re-

siacuteduos originados de beneficiamento de mineacuterios captaccedilatildeo de aacutegua e

tratamento de ef luentes (BRASIL 2002) Os rejeitos de mineraccedilatildeo de

bauxita satildeo dispostos agrave superf iacutecie do terreno em locais preacute -seleciona-

dos e onde natildeo exista mineacuterio em subsuperfiacutecie ou em cavas antigas

Mesmo que os f inos da bauxita sejam de natureza soacutelida satildeo ori-

undos de um processo de lavagem resultando numa polpa ou seja o

rejeito de bauxita eacute inicialmente mais l iacutequido do que soacutelido

Assim a problemaacutetica levantada eacute qual os principais elementos

quiacutemicos e quais as principais fases mineraloacutegicas do rejeito de bauxita

da mina de Jurut i

14 Hipoacutetese

Levando-se em consideraccedilatildeo que a bauxita eacute composta basica-

mente de alumina (Al2O3) siacutel ica (SiO2) oacutexido de ferro (Fe2O3) e oacutexido

de titacircnio (TiO2) e que o processo de beneficiamento em Juruti envolve

apenas cominuiccedilatildeo (britagem) classif icaccedilatildeo (peneiramento e ciclona-

gem) lavagem (escrubagem) e f i lt ragem (f i lt ro prensa) eacute razoaacutevel espe-

rar que seu rejeito tambeacutem seja rico nesses mesmos componentes com

menor teor de alumina e maiores teores de siacutelica e ferro que no produto

f inal

4

Entretanto os demais oacutexidos que integram a bauxita satildeo muito va-

riados tanto em diversidade quanto em teores Aleacutem dos quatro oacutexidos

mais abundantes na bauxita espera -se encontrar no seu rejeito oacutexido de

caacutelcio (CaO) oacutexido de potaacutessio (K 2O) oacutexido de manganecircs (MnO) e oacutexido

de magneacutesio (MgO) em menores quantidades

15 Justificativa

O rejeito da bauxita na mina de Jurut i natildeo passa por qualquer anaacute-

lise ou tratamento antes de ser encaminhado para a bacia de rejeito onde

f ica depositado sem que haja nenhum monitoramento aleacutem daqueles re-

alizados na proacutepria estrutura da bacia de rejeito

Apesar de natildeo haver nenhum processo quiacutemico envolvido no be-

neficiamento da bauxita em Juruti isso natildeo garante que o rejeito gerado

natildeo represente perigo Os rejeitos de bauxita do Projeto Trombetas em

Oriximinaacute onde tambeacutem natildeo eacute usado qualquer processo quiacutemico causa-

ram alteraccedilotildees das caracteriacutest icas abioacuteticas e da estrutura das comuni-

dades de macroinvertebrados bentocircnicos 1 do Lago Batata (FONSECA e

ESTEVES 1999)

Estudos realizados em duas usinas de tratamento de bauxita da

Companhia Brasileira Alumiacutenio (CBA) em Minas Gerais por KURUSU et

al (2009) demonstraram que o rejeito ainda conteacutem grande quantid ade

de alumina sendo inclusive possivel seu reaproveitamento por meio da

f lotaccedilatildeo reversa

O primeiro passo para se encontrar uma alternativa para esses re-

siacuteduos eacute a sua caracterizaccedilatildeo Eacute necessaacuterio se definir o quecirc e quanto

estaacute sendo gerado quais suas caracteriacutest icas fiacutesico-quiacutemicas e quais as

possiacuteveis interaccedilotildees quiacutemicas Mesmo que nenhuma nova util idade seja

dada aos rejeitos conhececirc-los eacute importante tambeacutem para verif icar se

eles natildeo representam perigo para o meio ambiente

Por si soacute a necessidade de identif icar a composiccedilatildeo mineraloacutegica

do rejeito da bauxita justif ica a realizaccedilatildeo deste trabalho tendo em vista

1 Seres que se caracterizam por habitar o sedimento aquaacutetico ou sua superfiacutecie

5

que se precisa conhecer o que estaacute sendo gerado e em que quantidade

Mas haacute ainda a possibi l idade de se encontrar uma destinaccedilatildeo alternativa

para o rejeito contribuindo assim com a diminuiccedilatildeo do volume do mate-

rial descartado

16 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

Abordaremos a seguir alguns pontos que satildeo relevantes para

trabalho Iniciando com um breve histoacuterico do alumiacutenio e a gecircnese da

bauxita com foco no nos depoacutesitos amazocircnicos Em seguida discutiremos

a importacircncia econocircmica da bauxita da alumina e do alumiacutenio no Brasil

Posteriormente falaremos da lavra e do beneficiamento na mina da Alcoa

em Juruti com a f inalidade de explicar a origem do rejei to que eacute o objeto

de estudo deste trabalho Por f im abordaremos tanque de sedimentaccedilatildeo

e a barragem de rejeito destino f inal do rejeito

161 A Bauxita

Haacute oito mil anos na Peacutersia jaacute eram produzidos vasos com um tipo

de barro contendo oacutexido de alumiacutenio Trecircs mil anos depois egiacutepcios e

babilocircnios usavam uma substacircncia contendo alumina na fabricaccedilatildeo de

cosmeacuteticos e remeacutedios (ABAL 2015) Mas ateacute entatildeo natildeo se conhecia o

metal como o conhecemos hoje

Apesar de ser o terceiro metal mais abundante do p laneta2 o alu-

miacutenio natildeo eacute encontrado puro na natureza Seu mineacuterio mais comum eacute a

bauxita que recebeu esse nome por ter sido descoberta proacutexima agrave aldeia

de Lecircs Baux na Franccedila por Pierre Berthier em 1821 (SAMPAIO AN-

DRADE E DULTRA 20O5)

Em 1854 Henry Devil le obteve pela primeira vez o alumiacutenio por

via quiacutemica e no ano seguinte expocircs um lingote do metal que chamou a

atenccedilatildeo por ser muito mais leve que o ferro Jaacute o processo de obtenccedilatildeo

do alumiacutenio por meio da reduccedilatildeo eletroliacutet ica da alumina dissolvida em

banho fundido de criolita foi desenvolvido separadamente por Paul Louis

2 O Ferro eacute o primeiro (3463 - em massa) e o Magneacutesio eacute o segundo (127 - em massa) O Alumiacutenio

responde por 109 da massa do planeta (COSTA 1996)

6

Toussaint Heacuteroult na Franccedila e Charles Mart in Hall nos Estados Unidos

simultaneamente em 1886 (SERMETAL 2015)

Esse processo f icou conhecido como Hall -Heroacuteult e foi fundamental

para a induacutestria global de alumiacutenio Apesar de ter passado por vaacuterias

atualizaccedilotildees e ter algumas variaccedilotildees os princiacutepios do meacutetodo Hall -He-

roacuteult satildeo mantidos na induacutestria ateacute os dias de hoje

O Alumiacutenio eacute o elemento metaacutelico mais abundante na Crosta Con-

tinental (813 ) 3 e o terceiro elemento mais abundante na natureza logo

apoacutes o oxigecircnio e o sil iacutecio (em massa pois em volume o elemento mais

abundante eacute o Nitrogecircnio) Devido agrave elevada af inidade com o oxigecircnio

natildeo eacute costume encontrar o alumiacutenio como substacircncia elementar mas

sim em formas combinadas tais como oacutexidos ou sil icatos (COIMBRA

2015)

O processo para obtenccedilatildeo da alumina a partir da bauxita foi desen-

volvido e patenteado por Karl Josef Bayer em 1888 e se baseia na ele-

vada solubil idade dos minerais portadores de alumiacutenio em soluccedilatildeo com

soda caacuteustica De maneira bem resumida as etapas do processo Bayer

satildeo digestatildeo separaccedilatildeo da lama vermelha cristal izaccedilatildeo do hid roacutexido

de alumiacutenio e calcinaccedilatildeo (SILVA FILHO ALVES e DA MATA 2007)

Em meacutedia 5 t de bauxita precisam ser submetidas ao ataque de

014 t de soda caacuteustica para produzir 2 t de alumina que submetida a um

processo de reduccedilatildeo que consome em cerca 13000 kW produz 1 t de

alumiacutenio (MAacuteRTIRES 2011)

Em 2013 as reservas mundiais de bauxita eram de 29 bilhotildees de

toneladas 36 bi lhotildees de toneladas 124 das quais em solo brasileiro

com grande destaque para estado do Paraacute que possui os maiores depoacute-

sitos de bauxita metaluacutergica do paiacutes (SANTANA 2014) Segundo Maacutert i-

res (2001) cinco estados brasi leiros (Satildeo Paulo Paraacute Santa Catarina

Minas Gerais e Maranhatildeo) satildeo detentores de reservas de bauxita de grau

metaluacutergico Somente no estado de Paraacute encontram -se 908 dessas

reservas que quando somadas agraves reservas de Minas Gerais perfazem

983

3 O Ferro eacute menos abundantes na Crosta destacando-se no manto e no nuacutecleo do planeta O Magneacutesio

destaca-se no Manto e tambeacutem na Crosta Oceacircnica (Costa 1996)

7

A bauxita eacute o principal mineacuterio da regiatildeo Oeste do Paraacute sendo

explotada pela Mineraccedilatildeo Rio do Norte (MRN) nas minas de Porto Trom-

betas (Oriximinaacute e Terra Santa) e pela Aluminium Company of America

(ALCOA) na mina de Juruti (Juruti) Aleacutem disso a Norsh Hydro t ambeacutem

explota bauxita na cidade de Paragominas (Nordeste do estado) e a Vo-

torantim Metais pretende instalar um complexo para extrair o mineacuterio e

produzir alumina na cidade de Rondon do Paraacute (Sudeste do estado)

Para Sampaio e Neves (2002) o termo bauxita faz alusatildeo agrave rocha

bauxito a qual pode ter as seguintes constituintes principais a boehmita

AlOOH mais comum na Europa diaacutesporo AlO(OH) mais comum na Aacutesia

e a gibbsita Al(OH)3 mais comum em regiotildees de clima Tropical como nas

Ameacutericas do Sul e Central Esses minerais satildeo conhecidos como Oxi -

hidroacutexidos de Alumiacutenio Neste trabalho eacute uti l izado o termo bauxita refe-

rindo-se ao mineacuterio de alumiacutenio

Algumas bauxitas tecircm composiccedilatildeo que se aproxima agrave da gibbsita

todavia em sua maioria formam uma mistura contendo impurezas como

siacutel ica oacutexido de ferro t itacircnio e outros elementos Como consequecircncia a

bauxita natildeo eacute considerada uma espeacutecie mineral 4

De acordo com a aplicaccedilatildeo a bauxita eacute classif ica em metaluacutergica e

natildeo-metaluacutergica (refrataacuteria) A bauxita metaluacutergica eacute aplicada na obten-

ccedilatildeo da alumina que eacute transformada em alumiacutenio A bauxita natildeo -metaluacuter-

gica eacute usada principalmente na induacutestria de refrataacuterios mas sua aplica-

ccedilatildeo se daacute ainda em abrasivos cimentos argi losos induacutestria quiacutemica an-

tiderrapante retardador de chama soldas etc (SAMPAIO e NEVES

2002) Quimicamente a diferenccedila se daacute principalmente pelo teor de oacutexido

de ferro (Fe2O3) que na bauxita metaluacutergica chega a 30 enquanto na

natildeo-metaluacutergica natildeo passa de 5 No Brasil em torno de 92 da bauxita

apresenta altos teores de ferro sendo classif icadas como metaluacutergica

(QUARESMA 2015)

4 Espeacutecie Mineral Para ter essa denominaccedilatildeo eacute necessaacuterio ter as seguintes caracteriacutesticas Estado Soacutelido composiccedilatildeo quiacutemica definida estrutura interna na forma de arranjo geomeacutetrico organizado dos aacutetomos que os constituem origem inorgacircnica e natural A bauxita natildeo atende agrave 2ordf caracteriacutestica

8

As maiores empresas na explotaccedilatildeo de bauxita no mundo satildeo Co-

malco Alcan Alcoa Rio Tinto e BHP na Austraacutelia a CVG na Guineacute e a

MRN no Brasil Os dois maiores produtores de alumiacutenio do mundo satildeo

Estados Unidos e Canadaacute mesmo nenhum deles possuindo reservas de

bauxita sendo totalmente dependentes da importaccedilatildeo do mineacuterio

(IBRAM 2011)

Aleacutem da alumina outras fases tambeacutem podem estar presentes na

bauxita tais como quartzo (SiO2) hematita (Fe2O3) anataacutesio (TiO2) e

caulinita (Al2SiO5) Dessa forma a composiccedilatildeo quiacutemica de amostras des-

tes mineacuterios se destaca por apresentar elevado teor de alumiacutenio (Al)

acompanhado por ferro (Fe) si l iacutecio (Si) e t itacircnio (Ti) Outros eleme ntos

costumam estar presentes poreacutem em quantidades menores como Caacutelcio

(Ca) Potaacutessio (K) Manganecircs (Mn) e Magneacutesio (MgO Menos abundan-

tes ocorrem ainda Boro (B) Baacuterio (Ba) Beriacutel io (Be) Cobalto (Co)

Cromo (Cr) Cobre (Cu) Liacutet io (Li) Molibdecircnio (Mo) Chumbo (Pb) Esta-

nho (Sn) Estrocircncio (Sr) Vanaacutedio (V) Iacute trio (Y) Zinco (Zn) e Zircocircnio (Zr)

como elementos traccedilos ou seja na escala de parte por milhatildeo (ppm)

(SILVA e OLIVEIRA 1992)

Um trabalho mais recente de Leonardi Ladeira e Santos (2010)

com perf is bauxiacuteticos no sudeste do Brasil (Minas Gerais e Satildeo Paulo)

inclui ainda como seus possiacuteveis componentes Pentoacutexido de Foacutesforo

(P2O5) Oacutexido de Soacutedio (Na2O) Gaacutelio (Ga) Nioacutebio (Nb) Rubiacutedio (Rb) e

Toacuterio (Th) todos em ppm

Deve-se ressaltar que haacute outros minerais com alto teor de alumiacutenio

na natureza como a alunita (KAl 3(OH)6(SO4)2 e anort i ta (CaAl2Si2O8)

(SAMPAIO ANDRADE e DUTRA 2005) poreacutem a obtenccedilatildeo de alumiacutenio

a partir desses minerais seria muito cara inviabilizando economicamente

o processo

162 Gecircnese da Bauxita Amazocircnica

A concentraccedilatildeo de elementos quiacutemicos ou minerais acima da abun-

dacircncia normal da crosta terrestre formado por processos geoloacutegicos eacute

denominada depoacutesito mineral (CAVALTI NETO e ROCHA 2010) Os de-

poacutesitos contecircm minerais de mineacuterio que no caso da bauxita eacute a alumina

9

Os depoacutesitos de bauxita da regiatildeo amazocircnica satildeo formados a partir de

processos superf iciais especif icamente em depoacutesitos residuais Esses

depoacutesitos satildeo formados por processos intempeacutericos que atuam tra nsfor-

mando ou concentrando minerais originando assim as jazidas lateriacutet icas

(BIONDI 2004)

A Concentraccedilatildeo de minerais primaacuterios ocorre pela acumulaccedilatildeo re-

lativa do mineral de interesse Eacute o caso do foacutesforo na apatita do ni oacutebio

no pirocloro e do cromo na cromita No caso da formaccedilatildeo de novos

minerais ocorre a destruiccedilatildeo do mineral primaacuterio e formaccedilatildeo de outro

mineral Como exemplo temos a hematita (ferro) anataacutesio (t itacircnio) e a

gibbsita (alumiacutenio) (GIANNINI 2000)

O intemperismo pode ser de trecircs tipos f iacutesico bioloacutegico ou quiacute-

mico O intemperismo fiacutesico causa a fragmentaccedilatildeo da rocha sem promo-

ver mudanccedilas quiacutemicas e ocorre devido a variaccedilotildees no niacutevel de pres-

sotildees que levam agrave fadiga do material O intemperismo bioloacutegico eacute cau-

sado pela accedilatildeo de vegetais a traveacutes da accedilatildeo desagregadora de aacutecido

huacutemico que eacute uma soluccedilatildeo aacutecida resultante da extraccedilatildeo de componentes

orgacircnicos do solo ou do subsolo normalmente huacutemus por soluccedilotildees

aquosas percolantes (LEMES 2014)

Jaacute os processos que levam ao intemperismo quiacutemico satildeo aqueles

que por meio de reaccedilotildees quiacutemicas resultam na decomposiccedilatildeo da estru-

tura dos minerais sendo muito importantes em regiotildees de clima tropical

uacutemido Processos quiacutemicos que atuam sobre os minerais constituintes

das rochas dissoluccedilatildeo oxidaccedilatildeo reduccedilatildeo oxirreduccedilatildeo hidrataccedilatildeo l ixi-

viaccedilatildeo e troca de iacuteons Os fatores envolvidos satildeo faci l idade de acesso

da aacutegua e do ar no material rochoso reatividade do maciccedilo rochoso em

relaccedilatildeo agrave aacutegua grau de agressividade da aacutegua e tempo (LEMES 2014)

Somente o intemperismo quiacutemico eacute capaz de concentrar metais

Ele ocorre porque todos os principais minerais em rochas iacutegneas e me-

tamoacuterf icas e alguns minerais de rochas sedimentares satildeo instaacuteveis na

superfiacutecie da Terra Esses minerais se alteram para novos minerais

estaacuteveis os mais comuns satildeo os argilo -minerais principalmente cauli-

nita montmori l lonita e il ita Satildeo acompanhados por vaacuterios oacutexidos e hi-

10

droacutexidos part icularmente aqueles de ferro alumiacutenio e t i tacircnio Isso ex-

plica a presenccedila desses elementos na baux ita e tambeacutem no seu rejeito

(GIANNINI 2000)

A bauxita se forma em regiotildees tropicais e subtropicais por accedilatildeo

do intemperismo quiacutemico sobre rochas aluminossil icaacutet icas Apesar de ser

frequentemente descrita como um mineacuterio de alumiacutenio a bauxita natildeo eacute

uma espeacutecie mineral propriamente dita mas um material heterogecircneo

formado de uma mistura de hidroacutexidos de alumiacutenio hidratados

([AlOx(OH)3-2x] 0ltxlt1) contendo impurezas A proporccedilatildeo de gibbsita

boehmita e diaacutesporo varia dependendo da localizaccedilatildeo geograacutefica do mi-

neacuterio (JESUS 2011) No Brasil a gibbisita eacute o mineral mais comum na

bauxita

O mineral fonte da gibbsita eacute o feldspato potaacutessio que sob a accedilatildeo

da aacutegua e do aacutecido carbocircnico (ambos geralmente oriundos das chuvas)

reage formando a caulinita o bicarbonato a siacutel ica e l iberando iacuteons de

potaacutessio conforme descrito na equaccedilatildeo abaixo

2KAlSi3O8(s) + 2H2CO3(aq) + H2O = Al2Si2O5(OH)4(s) + 2K+(aq) + K-Feldspato Aacutecido Carbono Aacutegua Caul in i ta Iacuteons Potaacutessio

2HCO3-(aq) + 4SiO2(aq) (i) Bicarbonato Siacute l ica

O Alumiacutenio nessa reaccedilatildeo f ica retido nos minerais argilosos residu-

ais e oacutexidos A extraccedilatildeo de alumiacutenio de si l icatos eacute economicamente pro-

ibit iva entretanto em climas tropicais como na Amazocircnia paraense a

grande disponibi l idade de aacutegua permite o desenvolvimento intenso do

intemperismo quiacutemico de tal forma que a siacutel ica eacute removida da caulinita

e um hidroacutexido de alumiacutenio permanece como resiacuteduo Por isso o depoacutesito

eacute denominado residual (BIONDI 2004)

Se parte da massa da rocha original eacute perdida em soluccedilatildeo durante

o intemperismo a concentraccedilatildeo de Alumiacutenio aumenta ateacute que quantida-

des econocircmicas sejam ating idas no resiacuteduo Dessa forma a caulinita

reagindo com a aacutegua forma a gibbsita e o oacutexido de si l iacutecio conforme re-

presentado na equaccedilatildeo abaixo

11

Al2Si2O5(OH)4(s) + H2O = 2Al(OH)3(s) + 2SiO2(aq) ( i i) Caul ini ta Aacutegua Gibbs i ta Oacutexido de Si l iacutec io

Na praacutetica o produto f inal do intemperismo natildeo eacute o hidroacutexido puro

mas uma mistura de oacutexidos e hidroacutexidos de alumiacutenio com composiccedilatildeo

meacutedia de Al(OH)3 que eacute a Gibbsita (BIONDI 2004) As quantidades das

principais impurezas presentes na bauxita variam com a regiatildeo de ori-

gem causando alteraccedilotildees no aspecto f iacutesico do mineacuterio que pode variar

de um soacutelido marrom-escuro ferruginoso ateacute um soacutelido de cor creme

duro e cristal ino (CONSTANTINO et al 2002)

163 Importacircncia Econocircmica da Bauxita no Brasil

De acordo com Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas de Pesquisa

Mineral (ABPM) os maiores produtores mundiais de bauxita satildeo Austraacute-

lia Indoneacutesia China e Brasil com 30 19 15 e 13 respectiva-

mente do total anual de 260 milhotildees de toneladas (ABPM 2014)

Em 2013 o Brasil produziu 338 milhotildees de toneladas Desse total

a distribuiccedilatildeo por empresa estaacute representada na tabela 01

Tabela 01 Produccedilatildeo Brasileira de Bauxita por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

MRN 173 512 Norsk Hydro 75 222 Alcoa 55 163 VotorantimmdashCBA 29 86 Outras 06 17 TOTAL 338 1000

Fonte ABAL 2014

Vale ressaltar que os dados de produccedilatildeo de bauxita atendem ao

criteacuterio base uacutemida Isso tem a f inal idade de tornaacute-los comparaacuteveis aos

divulgados por vaacuterias fontes Especif icamente no ano de 2013 o teor

meacutedio de umidade da bauxita foi da ordem de 12

Os nuacutemeros de 2013 apontam que a produccedilatildeo nacional de bauxita

apresentou uma leve queda de 18 em relaccedilatildeo ao ano anterior A esta-

bil idade da produccedilatildeo pode ser explicada pela demanda constante e ao

12

custo de energia eleacutetrica tendo em vista que o setor eacute um grande con-

sumidor de energia eleacutetr ica para a produccedilatildeo de alumiacutenio primaacuterio (SAN-

TANA 2014)

O estado do Paraacute continuou sendo o maior produtor nacional do

mineacuterio em 2013 com mais de 29 milhotildees de toneladas de bauxita pro-

duzidas o que representa um percentual de 865 da produccedilatildeo brasi-

leira (SANTANA 2014) Os trecircs municiacutepios paraenses que produziram o

mineacuterio naquele ano foram Oriximinaacute (MRN) Paragominas (Norsk Hydro -

Mineraccedilatildeo Paragominas) e Jurut i (Alcoa)

A part ir de 2014 o projeto Trombetas da Mineraccedilatildeo Rio do Norte

situado no municiacutepio de Oriximinaacute passou a lavrar bauxita em minas

localizadas no municiacutepio de Terra Santa - PA mas o beneficiamento con-

tinua ocorrendo em Porto Trombetas elevando para quatro o nuacutemero de

municiacutepios produtores de mineacuterio de alumiacutenio no Paraacute

Aleacutem do Paraacute a bauxita eacute lavrada em Minas Gerais Satildeo Paulo

Santa Catarina Goiaacutes e Espiacuterito Santo Os 20 municiacutepios produtores de

bauxita nesses 6 estados estatildeo na tabela 02

Tabela 02

Ord Municipio UF CFEM(R$)

01 Paragominas PA 2899298704 02 Oriximinaacute PA 2659403701 03 Terra Santa PA 1547752217 04 Juruti PA 1361088670 05 Satildeo Sebastiatildeo da Vargem Alegre MG 185888440 06 Divinolacircndia SP 59038496 07 Miraiacute MG 43356891 08 Barro Alto GO 34995187 09 Santa Baacuterbara MG 16018373 10 Santa Rita do Novo Destino GO 30831728 11 Poccedilos de Caldas MG 34662671 12 Lavrinhas SP 25233345 13 Correia Pinto SC 14077688 14 Caldas MG 13119314 15 Andradas MG 4217475 16 Itamarati de Minas MG 1251590 17 Senador Amaral MG 1145099 18 Rosaacuterio da Limeira MG 170651 19 Paracatu MG 25872 20 Afonso Claacuteudio ES 12196

TOTAL Fonte DNPM 2016

13

De acordo com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral

(DNPM) em 2015 a mineraccedilatildeo paraense de bauxita recolheu CFEM no

valor de R$ 8467543292 Desse montante Jurut i contribuiu com R$

1361088670 equivalente a 16 do total Levando-se em consideraccedilatildeo

que 65 do valor recolhido satildeo repassados diretamente para o municiacutepio

produtor Jurut i fez jus a R$ 884707635 em 2015 meacutedia de R$

73725636 ao mecircs

Do total da bauxita comercial cerca de 90 eacute usada para a produ-

ccedilatildeo metaluacutergica da cadeia do alumiacutenio (alumina e alumiacutenio primaacuterio) e

o restante 10 usadas para outros f ins como refrataacuterio abrasivo ci-

mentos argilosos velas de igniccedilatildeo quiacutemica (sulfato de alumiacutenio) e ou-

tros (QUARESMA 2015) No Brasil esse percentual chega a 95

A produccedilatildeo nacional de Alumina em 2013 foi de 994Mt distribuiacuteda

em 6 grandes empresas AlunorteNorsk Hydro (Barcarena - PA) Alcoa

(Satildeo Luiacutes - MA e Poccedilos de Caldas - MG) BHP Bill iton (Satildeo Luiacutes - MA)

VotorantimCBA (Alumiacutenio - SP) Alcan (Satildeo Luiacutes - MA) e Hindalco (Ouro

Preto - MG) A produccedilatildeo eacute vista na tabela 03

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

AlunorteNorsk Hydro 5377 541 Alcoa 2186 220 BHP Billiton 1239 124 Votorantim-CBA 0792 80 Outras (Alcan e Hindalco) 0347 35 TOTAL 9941 1000

Fonte ABAL 2015

O estado do Paraacute com a AlunorteNorsk Hydro tambeacutem lidera o

Ranking na produccedilatildeo de Alumina com 541 sendo que empresa locali-

zada em Barcarena recebe bauxita da Norsk Hydro e tambeacutem da MRN

Jaacute a bauxita de Juruti eacute levada para Satildeo Luiacutes no Maranhatildeo estado

que natildeo possui mina de bauxita mas responde por 344 da produccedilatildeo

de alumina no complexo Alumar das empresas Alcoa e BHP Bill iton

Jaacute a Votorantim-CBA localizada em no estado de Satildeo Paulo res-

ponde por 8 da alumina brasileira enquanto Alcan e Hindalco em Minas

Gerais produzem 35 Isso se deve ao fato de a maioria da bauxita de

14

Minas Gerais ser do tipo refrataacuteria o mesmo ocorrendo em Santa Cata-

rina e Goiaacutes esses uacutelt imos que natildeo produzem alumina

Apenas cinco empresas produzem alumiacutenio primaacuterio no paiacutes Voto-

rantim-CBA (Alumiacutenio - SP) Albras (Barcarena - PA) Alumar (Satildeo Luiacutes

- MA) Alcoa (Poccedilos de Caldas - MG) e Novelis (Ouro Preto - MG) A

unidade de reduccedilatildeo do consoacutercio Alumar tem como principais acionistas

as empresas Alcoa Alumiacutenio SA e BHP Bil l iton Metais SA A dis tribui-

ccedilatildeo da produccedilatildeo de alumiacutenio por empresa estaacute na tabela 04

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (1000t) Participaccedilatildeo ()

Votorantim-CBA 4133 317 Albras 4055 311 Alumar 3651 280 Alcoa 782 60 Novelis 417 32 TOTAL 13038 1000

Fonte ABAL 2015

Como grande parte da alumina produzida no Paraacute e no Maranhatildeo

satildeo exportadas estes satildeo o segundo e o terceiro estado na produccedilatildeo de

alumiacutenio respectivamente sendo Satildeo Paulo o maior produtor do Brasil

Natildeo por acaso a Votorantim-CBA estaacute localizada na cidade de Alumiacutenio

- SP

164 A Lavra da Bauxita em Juruti - PA

Para se entender como ocorre a lavra eacute necessaacuterio conhecer o

perf i l do corpo mineral izado da mina A bauxita em Jurut i estaacute localizada

numa profundidade de 25m a 185m sendo um corpo mineral de origem

sedimentar que tem no maacuteximo 6m de espessura O perf i l l i toloacutegico da

mina de Jurut i eacute apresentado na f igura 01

15

Figura 01 Perf i l L i to loacutegico da Mina de Jurut i Fonte ALCOA apud AMARAL 2015

O horizonte abaixo do solo orgacircnico eacute argi loso de coloraccedilatildeo ama-

relada denominada argila belterra formada basicamente por caulinita e

gibbsita Trata-se de uma camada altamente porosa e permeaacutevel apesar

de se argi losa Sua espessura pode variar de 1 a ateacute 12 m (ALCOA apud

AMARAL 2015)

A camada de bauxita nodular eacute formada por estruturas na forma de

noacutedulos com tamanhos entre 05 e 2 cm presos em uma matriz argi losa

similar agrave da cobertura Os noacutedulos podem ser mais aluminosos ou mais

ferruginosos dependendo da altura em que se localiza no perf i l Quanto

maior a profundidade mais ferruginosos eles seratildeo Estatildeo sendo reali-

zados estudos para procurar meacutetodos de concentraccedilatildeo que viabil izem

seu aproveitamento econocircmico A espessura desta camada pode chegar

a 3 m (BRELAZ 2013)

O horizonte seguinte eacute de laterita tambeacutem denominada bauxita fer-

ruginosa onde o elevado teor de fer ro confere uma coloraccedilatildeo escura

Apresenta noacutedulos maiores que podem formar grandes agregados

quando cimentados por oacutexidos de ferro A espessura desta camada eacute

bastante variaacutevel podendo ter de alguns centiacutemetros a 3m (SOUZA

2014)

Na camada de bauxita maciccedila eacute onde ocorre a maior concentraccedilatildeo

16

de gibbsita Haacute tambeacutem a presenccedila tanto de oacutexidos de ferro como de

caulinita mas em uma proporccedilatildeo muito menor Quartzo pode ser encon-

trado mais proacuteximo da zona ferruginosa O topo desta camada eacute mais

massivo e conteacutem pouca argi la Agrave medida que aumenta a profundidade

a camada deixa de ser massiva e passa a se apresentar em blocos com

preenchimento de argi la entre eles Esta camada varia de 35 a 6m

(SOUZA 2014)

No horizonte inferior tem-se a presenccedila de material argi loso e

ainda gibbsita e jaacute natildeo possui importacircncia econocircmica denominado argi la

variegada

A lavra de bauxita em Jurut i eacute feita de modo tradicional a ceacuteu

aberto com a recuperaccedilatildeo da aacuterea sendo feita contemporaneamente com

a extraccedilatildeo do mineacuterio meacutetodo conhecido como lavra em tiras ou strip

mining Nesse meacutetodo a lavra progride por meio de uma seacuterie de corte s

paralelos na forma de trincheiras profundas denominadas de tiras

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material O pro-

cesso eacute realizado esquematicamente conforme a f igura 02

Figura 02 Esquema da lavra strip mining Fonte Souza 2014

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material Na f igura

03 eacute possiacutevel ver uma tira pronta para ser lavrada

17

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada Fonte BRELAZ 2013

A lavra da mina de Jurut i tem a seguinte sequecircncia

a supressatildeo vegetal

b remoccedilatildeo do solo orgacircnico

c decapeamento

d desmonte mecacircnico

e carregamento e

f transporte

Atualmente a exploraccedilatildeo da bauxita em Jurut i acontece em quatro

frentes de lavra todas no platocirc Capiranga Todo mineacuterio vindo das dife-

rentes frentes de lavra passa pelo processo de blendagem isso acontece

devido variaccedilotildees de teores de cada tira

A supressatildeo vegetal consiste no desmatamento de uma aacuterea e em

seguida carregamento a vegetaccedilatildeo destinando-a para sua util izaccedilatildeo f inal

de acordo com as normas ambientais Na mina de juruti a supressatildeo

vegetal eacute realizada por empresas terceir izadas Realiza -se previamente

o afugentamento e captura da fauna e posteriormente o manejo da f lora

para o ref lorestamento da aacuterea minerada

Esta atividade eacute realizada com operadores de moto serra que satildeo

encarregados de cortar arvores de meacutedio e grande porte (Diacircmetro na

Altura do Peito gt 80 cm) e executar o retalhamento das mesmas trans-

formando-as em toras Na f igura 04 eacute possiacutevel verif icar o trabalho dos

operadores de motosserra

18

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras

Fonte AMARAL 2015

Em seguida satildeo ut il izados tratores de es teiras D61 da Komatsu

(f igura 05) para a l impeza da aacuterea desmatada e escavadeiras que auxi-

l iam no carregamento da galhada em caminhotildees que transportam este

material para os depoacutesitos de esteacuteri l que satildeo locais estrateacutegico s de re-

conformaccedilatildeo de aacutereas degradadas com a atividade de lavra

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6

Fonte SOUZA 2014

Na mina de Juruti as galhadas satildeo depositadas no fundo das cavas

para auxiliar na revegetaccedilatildeo de aacutereas jaacute lavradas Jaacute as toras de madei-

ras satildeo transportadas usando-se carregadeiras de rodas WA200 Koma-

tsu e caminhatildeo madeireiro 2423 da Mercedes Bens para serem estoca-

das e direcionadas para o processo f inal junto aos oacutergatildeos competentes

A etapa de Remoccedilatildeo do solo orgacircnico compreende a retirada da

primeira camada do solo de coloraccedilatildeo escura com uma espessura apro-

ximada de 30 cm rica em nutrientes Util iza -se escavadeiras PC400 e

19

caminhotildees basculantes Scania P420 A f igura 06 mostra o momento do

carregamento do caminhatildeo

Figura 06 Carregamento do Topsoil

Fonte AMARAL 2015

O topsoil removido eacute transportado para cima do esteacuteril que foi re-

movido da t ira que jaacute foi lavrada para reconformaccedilatildeo da aacuterea degradada

com o objet ivo de que este solo orgacircnico (r ico em nutriente e contendo

sementes de aacutervores nativas raiacutezes galhos troncos e etc) recomponha

o solo e as aacutervores nativas cresccedilam novamente fazendo um ref loresta-

mento natural meacutetodo chamado de ldquomatildeo de Deusrdquo

Na f igura 07 foi destacado a camada de solo orgacircnico que foi de-

volvido para a aacuterea jaacute minerada Eacute possiacutevel perceber ainda que jaacute haacute

vegetaccedilatildeo oriunda do ref lorestamento natural

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil

Fonte SOUZA 2014

O decapeamento compreende a remoccedilatildeo da camada de esteacuteril que

varia entre 10 e 12 m de espessura A remoccedilatildeo do esteacuteri l eacute feita pela

20

empresa terceirizada UampM para isso ela conta com 04 tratores de estei-

ras TE D11 TCD (para decapeamento das tiras) com capacidade de re-

mover ateacute 44 msup3 de argila por laminada 01 trator de esteiras TE D9 T 01

trator de esteiras TE D6R (para reconformaccedilatildeo do esteacuteri l e apoio) 01

escavadeira EH 365 D com capacidade de movimentar ateacute 45 msup3 por

ciclo 01 escavadeira EH 349D com capacidade de movimentar ateacute 31

msup3 por ciclo (todas da CATERPILLAR) 07 caminhotildees basculante 4844

da Mercedes Bens com capacidade de transportar ateacute 17 msup3 por ciclo

01 moto niveladora para apoio 01 caminhatildeo comboio para abasteci-

mento dos equipamentos e 01 caminhatildeo pipa para umectaccedilatildeo das vias

(AMARAL 2015)

A liberaccedilatildeo do mineacuterio soacute acontece apoacutes a remoccedilatildeo da camada de

laterita Toda laterita removida eacute empurrada para aacuterea de bota fora e

tambeacutem util izada na construccedilatildeo conformaccedilatildeo e manutenccedilatildeo de vias de

acessos principais e intermediaacuterios que servem de traacutefego para maqui-

nas caminhotildees e caminhonetes A maior parte do esteacuteril eacute removida com

a lacircmina dos tratores processo esse que pode ser visto na f igura 0 8

Figura 08 Decapeamento com TE D11

Fonte AMARAL 2015

O desmonte da camada de bauxita eacute realizado no meacutetodo mecacircnico

tambeacutem com tratores TE D11 com auxil io um dispositivo em forma de

gancho denominado ldquo ripperrdquo que f ica acoplado na parte traseira do equi-

pamento que em contato com a rocha eacute capaz fragmentaacute-la Esse pro-

cesso eacute conhecido como escarif icaccedilatildeo A etapa de desmonte do mineacuterio

21

gera matacotildees que devem atender ao topsize (tamanho da capacidade

do britador) da planta que corresponde no a 12 m A f igura 09 mostra

um ripper f incado no mineacuterio realizando a escarif icaccedilatildeo

Figura 09 Escar if icaccedilatildeo com TE D11

Fonte AMARAL 2015

A tira em geral mede 200 m de comprimento e 25 m de largura e eacute

constituiacuteda de uma soacute bancada contendo de 07 ou 08 blocos (25 m X 25

m) As tiras possuem um padratildeo de nomenclatura na ordem alfabeacutetica

que vai de A a Z que satildeo demarcadas pela topografia no local com es-

taqueamento e bandeirolas numeradas

O carregamento e o transporte de mineacuterios satildeo feitos pela empresa

terceir izada O carregamento eacute feito por escavadeiras hidraacuteulicas EH

349D da caterpil lar que possui uma concha com capacidade de carregar

ateacute 31 msup3 de material uma lanccedila que juntamente com o braccedilo podem

alcanccedilar ateacute 6m de profundidade esteiras que lhe permite trafegar em

terrenos de d if iacuteceis acessos giro de 360ordm horaacuterio e anti -horaacuterio Eacute um

equipamento de porte meacutedio e tem capacidade de produzir ateacute 350 th

A f igura 10 mostra a escavadeira sobre a camada de mineacuterio realizando

o carregando no mesmo niacutevel do caminhatildeo o qual eacute visto jaacute cheio na

f igura 11

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

ABAL Associaccedilatildeo Brasileira do Alumiacutenio Histoacuteria do Alumiacutenio Disponiacutevel em

lthttpwwwabalorgbraluminiohistoria-do-aluminiogt Acesso em 14 mai 2015

ABPM Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas e Pesquisa Mineral BAUXITA Dispo-

niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

ALCOA Juruti Disponiacutevel em httpswwwalcoacombrasilptinfo_pageJu-

rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

Propriedades para Futuras Aplicaccedilotildees In International Workshop Advances in

Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

2

Neste trabalho eacute descrita pela primeira vez a caracterizaccedilatildeo tecno-

loacutegica de rejeitos da lavagem da bauxita coletados na bacia de rejeito

da usina de beneficiamento da mina de Jurut i (Paraacute) tendo em vista que

ateacute entatildeo apenas a lama vermelha tem sido alvo de estudos Para isso

foram util izadas as seguintes teacutecnicas analiacutet icas espectrometria de f lu-

orescecircncia de raios-x (EFRX) e difratometria de raios-x (DRX) Com os

resultados obtidos pretende-se contribuir com informaccedilotildees teacutecnicas

para estudos de importacircncia ambiental assim como reaproveitamento

destes materiais em aacutereas como a construccedilatildeo civi l

12 Objetivos

Os objetivos do trabalho foram divididos em objet ivos geral e

mais trecircs objet ivos especiacutef icos

121 Geral Caracterizar tecnologicamente o rejeito de bauxita da

mina de Jurut i-Pa

122 Especiacuteficos

Enumerar os elementos quiacutemicos maiores e traccedilos atraveacutes

da f luorescecircncia de raios-X

Identif icar as principais fases cristalinas por difraccedilatildeo de

raios-X

Complementar a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica das fases cris-

talinas e amorfas por transiccedilotildees de fases atraveacutes de anaacutelise teacutermica

13 Problemaacutetica

Em se tratando de atividade de extraccedilatildeo mineral as principais fon-

tes de degradaccedilatildeo satildeo a deposiccedilatildeo de material esteacuteri l e a deposiccedilatildeo

dos rejeitos decorrentes do processo de beneficiamento (IBRAM 1987)

O Conselho Nacional de Recursos Hiacutedricos (CNRH) define esteacuteri l

como qualquer material natildeo aproveitaacutevel como mineacuterio e descartado pela

operaccedilatildeo de lavra antes do beneficiamento em caraacuteter definit ivo ou tem-

poraacuterio Rejeito eacute definido como material descartado proveniente de

3

plantas de beneficiamento de mineacuterio (BRASIL 2002)

Em relaccedilatildeo ao esteacuteri l este natildeo apresenta problemas ambientais na

mineraccedilatildeo de bauxita pois a geraccedilatildeo desse resiacuteduo se daacute apenas

quando o mineacuterio precisa ser decapeado mas de maneira geral o esteacuteri l

de cobertura eacute depositado na proacutepria cava da qual o mineacuterio foi anteri-

ormente lavrado

O grande problema eacute a geraccedilatildeo de reje ito durante o beneficiamento

da bauxita Estes satildeo descartes de soacutelidos originados do overf low dos

hidrociclones com granulometria inferior a 400 mesh que satildeo armazena-

dos em barragem de rejeitos O ef luente eacute em forma de polpa (mistura

de soacutelido mineral e aacutegua) que geralmente contem 5 a 8 de soacutelidos

em peso e pH em torno de 70 (COELHO 2015)

A bacia de rejeito ou qualquer outro sistema de disposiccedilatildeo de re-

jeitos eacute uma estrutura de engenharia para contenccedilatildeo e deposiccedilatildeo de re-

siacuteduos originados de beneficiamento de mineacuterios captaccedilatildeo de aacutegua e

tratamento de ef luentes (BRASIL 2002) Os rejeitos de mineraccedilatildeo de

bauxita satildeo dispostos agrave superf iacutecie do terreno em locais preacute -seleciona-

dos e onde natildeo exista mineacuterio em subsuperfiacutecie ou em cavas antigas

Mesmo que os f inos da bauxita sejam de natureza soacutelida satildeo ori-

undos de um processo de lavagem resultando numa polpa ou seja o

rejeito de bauxita eacute inicialmente mais l iacutequido do que soacutelido

Assim a problemaacutetica levantada eacute qual os principais elementos

quiacutemicos e quais as principais fases mineraloacutegicas do rejeito de bauxita

da mina de Jurut i

14 Hipoacutetese

Levando-se em consideraccedilatildeo que a bauxita eacute composta basica-

mente de alumina (Al2O3) siacutel ica (SiO2) oacutexido de ferro (Fe2O3) e oacutexido

de titacircnio (TiO2) e que o processo de beneficiamento em Juruti envolve

apenas cominuiccedilatildeo (britagem) classif icaccedilatildeo (peneiramento e ciclona-

gem) lavagem (escrubagem) e f i lt ragem (f i lt ro prensa) eacute razoaacutevel espe-

rar que seu rejeito tambeacutem seja rico nesses mesmos componentes com

menor teor de alumina e maiores teores de siacutelica e ferro que no produto

f inal

4

Entretanto os demais oacutexidos que integram a bauxita satildeo muito va-

riados tanto em diversidade quanto em teores Aleacutem dos quatro oacutexidos

mais abundantes na bauxita espera -se encontrar no seu rejeito oacutexido de

caacutelcio (CaO) oacutexido de potaacutessio (K 2O) oacutexido de manganecircs (MnO) e oacutexido

de magneacutesio (MgO) em menores quantidades

15 Justificativa

O rejeito da bauxita na mina de Jurut i natildeo passa por qualquer anaacute-

lise ou tratamento antes de ser encaminhado para a bacia de rejeito onde

f ica depositado sem que haja nenhum monitoramento aleacutem daqueles re-

alizados na proacutepria estrutura da bacia de rejeito

Apesar de natildeo haver nenhum processo quiacutemico envolvido no be-

neficiamento da bauxita em Juruti isso natildeo garante que o rejeito gerado

natildeo represente perigo Os rejeitos de bauxita do Projeto Trombetas em

Oriximinaacute onde tambeacutem natildeo eacute usado qualquer processo quiacutemico causa-

ram alteraccedilotildees das caracteriacutest icas abioacuteticas e da estrutura das comuni-

dades de macroinvertebrados bentocircnicos 1 do Lago Batata (FONSECA e

ESTEVES 1999)

Estudos realizados em duas usinas de tratamento de bauxita da

Companhia Brasileira Alumiacutenio (CBA) em Minas Gerais por KURUSU et

al (2009) demonstraram que o rejeito ainda conteacutem grande quantid ade

de alumina sendo inclusive possivel seu reaproveitamento por meio da

f lotaccedilatildeo reversa

O primeiro passo para se encontrar uma alternativa para esses re-

siacuteduos eacute a sua caracterizaccedilatildeo Eacute necessaacuterio se definir o quecirc e quanto

estaacute sendo gerado quais suas caracteriacutest icas fiacutesico-quiacutemicas e quais as

possiacuteveis interaccedilotildees quiacutemicas Mesmo que nenhuma nova util idade seja

dada aos rejeitos conhececirc-los eacute importante tambeacutem para verif icar se

eles natildeo representam perigo para o meio ambiente

Por si soacute a necessidade de identif icar a composiccedilatildeo mineraloacutegica

do rejeito da bauxita justif ica a realizaccedilatildeo deste trabalho tendo em vista

1 Seres que se caracterizam por habitar o sedimento aquaacutetico ou sua superfiacutecie

5

que se precisa conhecer o que estaacute sendo gerado e em que quantidade

Mas haacute ainda a possibi l idade de se encontrar uma destinaccedilatildeo alternativa

para o rejeito contribuindo assim com a diminuiccedilatildeo do volume do mate-

rial descartado

16 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

Abordaremos a seguir alguns pontos que satildeo relevantes para

trabalho Iniciando com um breve histoacuterico do alumiacutenio e a gecircnese da

bauxita com foco no nos depoacutesitos amazocircnicos Em seguida discutiremos

a importacircncia econocircmica da bauxita da alumina e do alumiacutenio no Brasil

Posteriormente falaremos da lavra e do beneficiamento na mina da Alcoa

em Juruti com a f inalidade de explicar a origem do rejei to que eacute o objeto

de estudo deste trabalho Por f im abordaremos tanque de sedimentaccedilatildeo

e a barragem de rejeito destino f inal do rejeito

161 A Bauxita

Haacute oito mil anos na Peacutersia jaacute eram produzidos vasos com um tipo

de barro contendo oacutexido de alumiacutenio Trecircs mil anos depois egiacutepcios e

babilocircnios usavam uma substacircncia contendo alumina na fabricaccedilatildeo de

cosmeacuteticos e remeacutedios (ABAL 2015) Mas ateacute entatildeo natildeo se conhecia o

metal como o conhecemos hoje

Apesar de ser o terceiro metal mais abundante do p laneta2 o alu-

miacutenio natildeo eacute encontrado puro na natureza Seu mineacuterio mais comum eacute a

bauxita que recebeu esse nome por ter sido descoberta proacutexima agrave aldeia

de Lecircs Baux na Franccedila por Pierre Berthier em 1821 (SAMPAIO AN-

DRADE E DULTRA 20O5)

Em 1854 Henry Devil le obteve pela primeira vez o alumiacutenio por

via quiacutemica e no ano seguinte expocircs um lingote do metal que chamou a

atenccedilatildeo por ser muito mais leve que o ferro Jaacute o processo de obtenccedilatildeo

do alumiacutenio por meio da reduccedilatildeo eletroliacutet ica da alumina dissolvida em

banho fundido de criolita foi desenvolvido separadamente por Paul Louis

2 O Ferro eacute o primeiro (3463 - em massa) e o Magneacutesio eacute o segundo (127 - em massa) O Alumiacutenio

responde por 109 da massa do planeta (COSTA 1996)

6

Toussaint Heacuteroult na Franccedila e Charles Mart in Hall nos Estados Unidos

simultaneamente em 1886 (SERMETAL 2015)

Esse processo f icou conhecido como Hall -Heroacuteult e foi fundamental

para a induacutestria global de alumiacutenio Apesar de ter passado por vaacuterias

atualizaccedilotildees e ter algumas variaccedilotildees os princiacutepios do meacutetodo Hall -He-

roacuteult satildeo mantidos na induacutestria ateacute os dias de hoje

O Alumiacutenio eacute o elemento metaacutelico mais abundante na Crosta Con-

tinental (813 ) 3 e o terceiro elemento mais abundante na natureza logo

apoacutes o oxigecircnio e o sil iacutecio (em massa pois em volume o elemento mais

abundante eacute o Nitrogecircnio) Devido agrave elevada af inidade com o oxigecircnio

natildeo eacute costume encontrar o alumiacutenio como substacircncia elementar mas

sim em formas combinadas tais como oacutexidos ou sil icatos (COIMBRA

2015)

O processo para obtenccedilatildeo da alumina a partir da bauxita foi desen-

volvido e patenteado por Karl Josef Bayer em 1888 e se baseia na ele-

vada solubil idade dos minerais portadores de alumiacutenio em soluccedilatildeo com

soda caacuteustica De maneira bem resumida as etapas do processo Bayer

satildeo digestatildeo separaccedilatildeo da lama vermelha cristal izaccedilatildeo do hid roacutexido

de alumiacutenio e calcinaccedilatildeo (SILVA FILHO ALVES e DA MATA 2007)

Em meacutedia 5 t de bauxita precisam ser submetidas ao ataque de

014 t de soda caacuteustica para produzir 2 t de alumina que submetida a um

processo de reduccedilatildeo que consome em cerca 13000 kW produz 1 t de

alumiacutenio (MAacuteRTIRES 2011)

Em 2013 as reservas mundiais de bauxita eram de 29 bilhotildees de

toneladas 36 bi lhotildees de toneladas 124 das quais em solo brasileiro

com grande destaque para estado do Paraacute que possui os maiores depoacute-

sitos de bauxita metaluacutergica do paiacutes (SANTANA 2014) Segundo Maacutert i-

res (2001) cinco estados brasi leiros (Satildeo Paulo Paraacute Santa Catarina

Minas Gerais e Maranhatildeo) satildeo detentores de reservas de bauxita de grau

metaluacutergico Somente no estado de Paraacute encontram -se 908 dessas

reservas que quando somadas agraves reservas de Minas Gerais perfazem

983

3 O Ferro eacute menos abundantes na Crosta destacando-se no manto e no nuacutecleo do planeta O Magneacutesio

destaca-se no Manto e tambeacutem na Crosta Oceacircnica (Costa 1996)

7

A bauxita eacute o principal mineacuterio da regiatildeo Oeste do Paraacute sendo

explotada pela Mineraccedilatildeo Rio do Norte (MRN) nas minas de Porto Trom-

betas (Oriximinaacute e Terra Santa) e pela Aluminium Company of America

(ALCOA) na mina de Juruti (Juruti) Aleacutem disso a Norsh Hydro t ambeacutem

explota bauxita na cidade de Paragominas (Nordeste do estado) e a Vo-

torantim Metais pretende instalar um complexo para extrair o mineacuterio e

produzir alumina na cidade de Rondon do Paraacute (Sudeste do estado)

Para Sampaio e Neves (2002) o termo bauxita faz alusatildeo agrave rocha

bauxito a qual pode ter as seguintes constituintes principais a boehmita

AlOOH mais comum na Europa diaacutesporo AlO(OH) mais comum na Aacutesia

e a gibbsita Al(OH)3 mais comum em regiotildees de clima Tropical como nas

Ameacutericas do Sul e Central Esses minerais satildeo conhecidos como Oxi -

hidroacutexidos de Alumiacutenio Neste trabalho eacute uti l izado o termo bauxita refe-

rindo-se ao mineacuterio de alumiacutenio

Algumas bauxitas tecircm composiccedilatildeo que se aproxima agrave da gibbsita

todavia em sua maioria formam uma mistura contendo impurezas como

siacutel ica oacutexido de ferro t itacircnio e outros elementos Como consequecircncia a

bauxita natildeo eacute considerada uma espeacutecie mineral 4

De acordo com a aplicaccedilatildeo a bauxita eacute classif ica em metaluacutergica e

natildeo-metaluacutergica (refrataacuteria) A bauxita metaluacutergica eacute aplicada na obten-

ccedilatildeo da alumina que eacute transformada em alumiacutenio A bauxita natildeo -metaluacuter-

gica eacute usada principalmente na induacutestria de refrataacuterios mas sua aplica-

ccedilatildeo se daacute ainda em abrasivos cimentos argi losos induacutestria quiacutemica an-

tiderrapante retardador de chama soldas etc (SAMPAIO e NEVES

2002) Quimicamente a diferenccedila se daacute principalmente pelo teor de oacutexido

de ferro (Fe2O3) que na bauxita metaluacutergica chega a 30 enquanto na

natildeo-metaluacutergica natildeo passa de 5 No Brasil em torno de 92 da bauxita

apresenta altos teores de ferro sendo classif icadas como metaluacutergica

(QUARESMA 2015)

4 Espeacutecie Mineral Para ter essa denominaccedilatildeo eacute necessaacuterio ter as seguintes caracteriacutesticas Estado Soacutelido composiccedilatildeo quiacutemica definida estrutura interna na forma de arranjo geomeacutetrico organizado dos aacutetomos que os constituem origem inorgacircnica e natural A bauxita natildeo atende agrave 2ordf caracteriacutestica

8

As maiores empresas na explotaccedilatildeo de bauxita no mundo satildeo Co-

malco Alcan Alcoa Rio Tinto e BHP na Austraacutelia a CVG na Guineacute e a

MRN no Brasil Os dois maiores produtores de alumiacutenio do mundo satildeo

Estados Unidos e Canadaacute mesmo nenhum deles possuindo reservas de

bauxita sendo totalmente dependentes da importaccedilatildeo do mineacuterio

(IBRAM 2011)

Aleacutem da alumina outras fases tambeacutem podem estar presentes na

bauxita tais como quartzo (SiO2) hematita (Fe2O3) anataacutesio (TiO2) e

caulinita (Al2SiO5) Dessa forma a composiccedilatildeo quiacutemica de amostras des-

tes mineacuterios se destaca por apresentar elevado teor de alumiacutenio (Al)

acompanhado por ferro (Fe) si l iacutecio (Si) e t itacircnio (Ti) Outros eleme ntos

costumam estar presentes poreacutem em quantidades menores como Caacutelcio

(Ca) Potaacutessio (K) Manganecircs (Mn) e Magneacutesio (MgO Menos abundan-

tes ocorrem ainda Boro (B) Baacuterio (Ba) Beriacutel io (Be) Cobalto (Co)

Cromo (Cr) Cobre (Cu) Liacutet io (Li) Molibdecircnio (Mo) Chumbo (Pb) Esta-

nho (Sn) Estrocircncio (Sr) Vanaacutedio (V) Iacute trio (Y) Zinco (Zn) e Zircocircnio (Zr)

como elementos traccedilos ou seja na escala de parte por milhatildeo (ppm)

(SILVA e OLIVEIRA 1992)

Um trabalho mais recente de Leonardi Ladeira e Santos (2010)

com perf is bauxiacuteticos no sudeste do Brasil (Minas Gerais e Satildeo Paulo)

inclui ainda como seus possiacuteveis componentes Pentoacutexido de Foacutesforo

(P2O5) Oacutexido de Soacutedio (Na2O) Gaacutelio (Ga) Nioacutebio (Nb) Rubiacutedio (Rb) e

Toacuterio (Th) todos em ppm

Deve-se ressaltar que haacute outros minerais com alto teor de alumiacutenio

na natureza como a alunita (KAl 3(OH)6(SO4)2 e anort i ta (CaAl2Si2O8)

(SAMPAIO ANDRADE e DUTRA 2005) poreacutem a obtenccedilatildeo de alumiacutenio

a partir desses minerais seria muito cara inviabilizando economicamente

o processo

162 Gecircnese da Bauxita Amazocircnica

A concentraccedilatildeo de elementos quiacutemicos ou minerais acima da abun-

dacircncia normal da crosta terrestre formado por processos geoloacutegicos eacute

denominada depoacutesito mineral (CAVALTI NETO e ROCHA 2010) Os de-

poacutesitos contecircm minerais de mineacuterio que no caso da bauxita eacute a alumina

9

Os depoacutesitos de bauxita da regiatildeo amazocircnica satildeo formados a partir de

processos superf iciais especif icamente em depoacutesitos residuais Esses

depoacutesitos satildeo formados por processos intempeacutericos que atuam tra nsfor-

mando ou concentrando minerais originando assim as jazidas lateriacutet icas

(BIONDI 2004)

A Concentraccedilatildeo de minerais primaacuterios ocorre pela acumulaccedilatildeo re-

lativa do mineral de interesse Eacute o caso do foacutesforo na apatita do ni oacutebio

no pirocloro e do cromo na cromita No caso da formaccedilatildeo de novos

minerais ocorre a destruiccedilatildeo do mineral primaacuterio e formaccedilatildeo de outro

mineral Como exemplo temos a hematita (ferro) anataacutesio (t itacircnio) e a

gibbsita (alumiacutenio) (GIANNINI 2000)

O intemperismo pode ser de trecircs tipos f iacutesico bioloacutegico ou quiacute-

mico O intemperismo fiacutesico causa a fragmentaccedilatildeo da rocha sem promo-

ver mudanccedilas quiacutemicas e ocorre devido a variaccedilotildees no niacutevel de pres-

sotildees que levam agrave fadiga do material O intemperismo bioloacutegico eacute cau-

sado pela accedilatildeo de vegetais a traveacutes da accedilatildeo desagregadora de aacutecido

huacutemico que eacute uma soluccedilatildeo aacutecida resultante da extraccedilatildeo de componentes

orgacircnicos do solo ou do subsolo normalmente huacutemus por soluccedilotildees

aquosas percolantes (LEMES 2014)

Jaacute os processos que levam ao intemperismo quiacutemico satildeo aqueles

que por meio de reaccedilotildees quiacutemicas resultam na decomposiccedilatildeo da estru-

tura dos minerais sendo muito importantes em regiotildees de clima tropical

uacutemido Processos quiacutemicos que atuam sobre os minerais constituintes

das rochas dissoluccedilatildeo oxidaccedilatildeo reduccedilatildeo oxirreduccedilatildeo hidrataccedilatildeo l ixi-

viaccedilatildeo e troca de iacuteons Os fatores envolvidos satildeo faci l idade de acesso

da aacutegua e do ar no material rochoso reatividade do maciccedilo rochoso em

relaccedilatildeo agrave aacutegua grau de agressividade da aacutegua e tempo (LEMES 2014)

Somente o intemperismo quiacutemico eacute capaz de concentrar metais

Ele ocorre porque todos os principais minerais em rochas iacutegneas e me-

tamoacuterf icas e alguns minerais de rochas sedimentares satildeo instaacuteveis na

superfiacutecie da Terra Esses minerais se alteram para novos minerais

estaacuteveis os mais comuns satildeo os argilo -minerais principalmente cauli-

nita montmori l lonita e il ita Satildeo acompanhados por vaacuterios oacutexidos e hi-

10

droacutexidos part icularmente aqueles de ferro alumiacutenio e t i tacircnio Isso ex-

plica a presenccedila desses elementos na baux ita e tambeacutem no seu rejeito

(GIANNINI 2000)

A bauxita se forma em regiotildees tropicais e subtropicais por accedilatildeo

do intemperismo quiacutemico sobre rochas aluminossil icaacutet icas Apesar de ser

frequentemente descrita como um mineacuterio de alumiacutenio a bauxita natildeo eacute

uma espeacutecie mineral propriamente dita mas um material heterogecircneo

formado de uma mistura de hidroacutexidos de alumiacutenio hidratados

([AlOx(OH)3-2x] 0ltxlt1) contendo impurezas A proporccedilatildeo de gibbsita

boehmita e diaacutesporo varia dependendo da localizaccedilatildeo geograacutefica do mi-

neacuterio (JESUS 2011) No Brasil a gibbisita eacute o mineral mais comum na

bauxita

O mineral fonte da gibbsita eacute o feldspato potaacutessio que sob a accedilatildeo

da aacutegua e do aacutecido carbocircnico (ambos geralmente oriundos das chuvas)

reage formando a caulinita o bicarbonato a siacutel ica e l iberando iacuteons de

potaacutessio conforme descrito na equaccedilatildeo abaixo

2KAlSi3O8(s) + 2H2CO3(aq) + H2O = Al2Si2O5(OH)4(s) + 2K+(aq) + K-Feldspato Aacutecido Carbono Aacutegua Caul in i ta Iacuteons Potaacutessio

2HCO3-(aq) + 4SiO2(aq) (i) Bicarbonato Siacute l ica

O Alumiacutenio nessa reaccedilatildeo f ica retido nos minerais argilosos residu-

ais e oacutexidos A extraccedilatildeo de alumiacutenio de si l icatos eacute economicamente pro-

ibit iva entretanto em climas tropicais como na Amazocircnia paraense a

grande disponibi l idade de aacutegua permite o desenvolvimento intenso do

intemperismo quiacutemico de tal forma que a siacutel ica eacute removida da caulinita

e um hidroacutexido de alumiacutenio permanece como resiacuteduo Por isso o depoacutesito

eacute denominado residual (BIONDI 2004)

Se parte da massa da rocha original eacute perdida em soluccedilatildeo durante

o intemperismo a concentraccedilatildeo de Alumiacutenio aumenta ateacute que quantida-

des econocircmicas sejam ating idas no resiacuteduo Dessa forma a caulinita

reagindo com a aacutegua forma a gibbsita e o oacutexido de si l iacutecio conforme re-

presentado na equaccedilatildeo abaixo

11

Al2Si2O5(OH)4(s) + H2O = 2Al(OH)3(s) + 2SiO2(aq) ( i i) Caul ini ta Aacutegua Gibbs i ta Oacutexido de Si l iacutec io

Na praacutetica o produto f inal do intemperismo natildeo eacute o hidroacutexido puro

mas uma mistura de oacutexidos e hidroacutexidos de alumiacutenio com composiccedilatildeo

meacutedia de Al(OH)3 que eacute a Gibbsita (BIONDI 2004) As quantidades das

principais impurezas presentes na bauxita variam com a regiatildeo de ori-

gem causando alteraccedilotildees no aspecto f iacutesico do mineacuterio que pode variar

de um soacutelido marrom-escuro ferruginoso ateacute um soacutelido de cor creme

duro e cristal ino (CONSTANTINO et al 2002)

163 Importacircncia Econocircmica da Bauxita no Brasil

De acordo com Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas de Pesquisa

Mineral (ABPM) os maiores produtores mundiais de bauxita satildeo Austraacute-

lia Indoneacutesia China e Brasil com 30 19 15 e 13 respectiva-

mente do total anual de 260 milhotildees de toneladas (ABPM 2014)

Em 2013 o Brasil produziu 338 milhotildees de toneladas Desse total

a distribuiccedilatildeo por empresa estaacute representada na tabela 01

Tabela 01 Produccedilatildeo Brasileira de Bauxita por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

MRN 173 512 Norsk Hydro 75 222 Alcoa 55 163 VotorantimmdashCBA 29 86 Outras 06 17 TOTAL 338 1000

Fonte ABAL 2014

Vale ressaltar que os dados de produccedilatildeo de bauxita atendem ao

criteacuterio base uacutemida Isso tem a f inal idade de tornaacute-los comparaacuteveis aos

divulgados por vaacuterias fontes Especif icamente no ano de 2013 o teor

meacutedio de umidade da bauxita foi da ordem de 12

Os nuacutemeros de 2013 apontam que a produccedilatildeo nacional de bauxita

apresentou uma leve queda de 18 em relaccedilatildeo ao ano anterior A esta-

bil idade da produccedilatildeo pode ser explicada pela demanda constante e ao

12

custo de energia eleacutetrica tendo em vista que o setor eacute um grande con-

sumidor de energia eleacutetr ica para a produccedilatildeo de alumiacutenio primaacuterio (SAN-

TANA 2014)

O estado do Paraacute continuou sendo o maior produtor nacional do

mineacuterio em 2013 com mais de 29 milhotildees de toneladas de bauxita pro-

duzidas o que representa um percentual de 865 da produccedilatildeo brasi-

leira (SANTANA 2014) Os trecircs municiacutepios paraenses que produziram o

mineacuterio naquele ano foram Oriximinaacute (MRN) Paragominas (Norsk Hydro -

Mineraccedilatildeo Paragominas) e Jurut i (Alcoa)

A part ir de 2014 o projeto Trombetas da Mineraccedilatildeo Rio do Norte

situado no municiacutepio de Oriximinaacute passou a lavrar bauxita em minas

localizadas no municiacutepio de Terra Santa - PA mas o beneficiamento con-

tinua ocorrendo em Porto Trombetas elevando para quatro o nuacutemero de

municiacutepios produtores de mineacuterio de alumiacutenio no Paraacute

Aleacutem do Paraacute a bauxita eacute lavrada em Minas Gerais Satildeo Paulo

Santa Catarina Goiaacutes e Espiacuterito Santo Os 20 municiacutepios produtores de

bauxita nesses 6 estados estatildeo na tabela 02

Tabela 02

Ord Municipio UF CFEM(R$)

01 Paragominas PA 2899298704 02 Oriximinaacute PA 2659403701 03 Terra Santa PA 1547752217 04 Juruti PA 1361088670 05 Satildeo Sebastiatildeo da Vargem Alegre MG 185888440 06 Divinolacircndia SP 59038496 07 Miraiacute MG 43356891 08 Barro Alto GO 34995187 09 Santa Baacuterbara MG 16018373 10 Santa Rita do Novo Destino GO 30831728 11 Poccedilos de Caldas MG 34662671 12 Lavrinhas SP 25233345 13 Correia Pinto SC 14077688 14 Caldas MG 13119314 15 Andradas MG 4217475 16 Itamarati de Minas MG 1251590 17 Senador Amaral MG 1145099 18 Rosaacuterio da Limeira MG 170651 19 Paracatu MG 25872 20 Afonso Claacuteudio ES 12196

TOTAL Fonte DNPM 2016

13

De acordo com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral

(DNPM) em 2015 a mineraccedilatildeo paraense de bauxita recolheu CFEM no

valor de R$ 8467543292 Desse montante Jurut i contribuiu com R$

1361088670 equivalente a 16 do total Levando-se em consideraccedilatildeo

que 65 do valor recolhido satildeo repassados diretamente para o municiacutepio

produtor Jurut i fez jus a R$ 884707635 em 2015 meacutedia de R$

73725636 ao mecircs

Do total da bauxita comercial cerca de 90 eacute usada para a produ-

ccedilatildeo metaluacutergica da cadeia do alumiacutenio (alumina e alumiacutenio primaacuterio) e

o restante 10 usadas para outros f ins como refrataacuterio abrasivo ci-

mentos argilosos velas de igniccedilatildeo quiacutemica (sulfato de alumiacutenio) e ou-

tros (QUARESMA 2015) No Brasil esse percentual chega a 95

A produccedilatildeo nacional de Alumina em 2013 foi de 994Mt distribuiacuteda

em 6 grandes empresas AlunorteNorsk Hydro (Barcarena - PA) Alcoa

(Satildeo Luiacutes - MA e Poccedilos de Caldas - MG) BHP Bill iton (Satildeo Luiacutes - MA)

VotorantimCBA (Alumiacutenio - SP) Alcan (Satildeo Luiacutes - MA) e Hindalco (Ouro

Preto - MG) A produccedilatildeo eacute vista na tabela 03

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

AlunorteNorsk Hydro 5377 541 Alcoa 2186 220 BHP Billiton 1239 124 Votorantim-CBA 0792 80 Outras (Alcan e Hindalco) 0347 35 TOTAL 9941 1000

Fonte ABAL 2015

O estado do Paraacute com a AlunorteNorsk Hydro tambeacutem lidera o

Ranking na produccedilatildeo de Alumina com 541 sendo que empresa locali-

zada em Barcarena recebe bauxita da Norsk Hydro e tambeacutem da MRN

Jaacute a bauxita de Juruti eacute levada para Satildeo Luiacutes no Maranhatildeo estado

que natildeo possui mina de bauxita mas responde por 344 da produccedilatildeo

de alumina no complexo Alumar das empresas Alcoa e BHP Bill iton

Jaacute a Votorantim-CBA localizada em no estado de Satildeo Paulo res-

ponde por 8 da alumina brasileira enquanto Alcan e Hindalco em Minas

Gerais produzem 35 Isso se deve ao fato de a maioria da bauxita de

14

Minas Gerais ser do tipo refrataacuteria o mesmo ocorrendo em Santa Cata-

rina e Goiaacutes esses uacutelt imos que natildeo produzem alumina

Apenas cinco empresas produzem alumiacutenio primaacuterio no paiacutes Voto-

rantim-CBA (Alumiacutenio - SP) Albras (Barcarena - PA) Alumar (Satildeo Luiacutes

- MA) Alcoa (Poccedilos de Caldas - MG) e Novelis (Ouro Preto - MG) A

unidade de reduccedilatildeo do consoacutercio Alumar tem como principais acionistas

as empresas Alcoa Alumiacutenio SA e BHP Bil l iton Metais SA A dis tribui-

ccedilatildeo da produccedilatildeo de alumiacutenio por empresa estaacute na tabela 04

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (1000t) Participaccedilatildeo ()

Votorantim-CBA 4133 317 Albras 4055 311 Alumar 3651 280 Alcoa 782 60 Novelis 417 32 TOTAL 13038 1000

Fonte ABAL 2015

Como grande parte da alumina produzida no Paraacute e no Maranhatildeo

satildeo exportadas estes satildeo o segundo e o terceiro estado na produccedilatildeo de

alumiacutenio respectivamente sendo Satildeo Paulo o maior produtor do Brasil

Natildeo por acaso a Votorantim-CBA estaacute localizada na cidade de Alumiacutenio

- SP

164 A Lavra da Bauxita em Juruti - PA

Para se entender como ocorre a lavra eacute necessaacuterio conhecer o

perf i l do corpo mineral izado da mina A bauxita em Jurut i estaacute localizada

numa profundidade de 25m a 185m sendo um corpo mineral de origem

sedimentar que tem no maacuteximo 6m de espessura O perf i l l i toloacutegico da

mina de Jurut i eacute apresentado na f igura 01

15

Figura 01 Perf i l L i to loacutegico da Mina de Jurut i Fonte ALCOA apud AMARAL 2015

O horizonte abaixo do solo orgacircnico eacute argi loso de coloraccedilatildeo ama-

relada denominada argila belterra formada basicamente por caulinita e

gibbsita Trata-se de uma camada altamente porosa e permeaacutevel apesar

de se argi losa Sua espessura pode variar de 1 a ateacute 12 m (ALCOA apud

AMARAL 2015)

A camada de bauxita nodular eacute formada por estruturas na forma de

noacutedulos com tamanhos entre 05 e 2 cm presos em uma matriz argi losa

similar agrave da cobertura Os noacutedulos podem ser mais aluminosos ou mais

ferruginosos dependendo da altura em que se localiza no perf i l Quanto

maior a profundidade mais ferruginosos eles seratildeo Estatildeo sendo reali-

zados estudos para procurar meacutetodos de concentraccedilatildeo que viabil izem

seu aproveitamento econocircmico A espessura desta camada pode chegar

a 3 m (BRELAZ 2013)

O horizonte seguinte eacute de laterita tambeacutem denominada bauxita fer-

ruginosa onde o elevado teor de fer ro confere uma coloraccedilatildeo escura

Apresenta noacutedulos maiores que podem formar grandes agregados

quando cimentados por oacutexidos de ferro A espessura desta camada eacute

bastante variaacutevel podendo ter de alguns centiacutemetros a 3m (SOUZA

2014)

Na camada de bauxita maciccedila eacute onde ocorre a maior concentraccedilatildeo

16

de gibbsita Haacute tambeacutem a presenccedila tanto de oacutexidos de ferro como de

caulinita mas em uma proporccedilatildeo muito menor Quartzo pode ser encon-

trado mais proacuteximo da zona ferruginosa O topo desta camada eacute mais

massivo e conteacutem pouca argi la Agrave medida que aumenta a profundidade

a camada deixa de ser massiva e passa a se apresentar em blocos com

preenchimento de argi la entre eles Esta camada varia de 35 a 6m

(SOUZA 2014)

No horizonte inferior tem-se a presenccedila de material argi loso e

ainda gibbsita e jaacute natildeo possui importacircncia econocircmica denominado argi la

variegada

A lavra de bauxita em Jurut i eacute feita de modo tradicional a ceacuteu

aberto com a recuperaccedilatildeo da aacuterea sendo feita contemporaneamente com

a extraccedilatildeo do mineacuterio meacutetodo conhecido como lavra em tiras ou strip

mining Nesse meacutetodo a lavra progride por meio de uma seacuterie de corte s

paralelos na forma de trincheiras profundas denominadas de tiras

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material O pro-

cesso eacute realizado esquematicamente conforme a f igura 02

Figura 02 Esquema da lavra strip mining Fonte Souza 2014

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material Na f igura

03 eacute possiacutevel ver uma tira pronta para ser lavrada

17

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada Fonte BRELAZ 2013

A lavra da mina de Jurut i tem a seguinte sequecircncia

a supressatildeo vegetal

b remoccedilatildeo do solo orgacircnico

c decapeamento

d desmonte mecacircnico

e carregamento e

f transporte

Atualmente a exploraccedilatildeo da bauxita em Jurut i acontece em quatro

frentes de lavra todas no platocirc Capiranga Todo mineacuterio vindo das dife-

rentes frentes de lavra passa pelo processo de blendagem isso acontece

devido variaccedilotildees de teores de cada tira

A supressatildeo vegetal consiste no desmatamento de uma aacuterea e em

seguida carregamento a vegetaccedilatildeo destinando-a para sua util izaccedilatildeo f inal

de acordo com as normas ambientais Na mina de juruti a supressatildeo

vegetal eacute realizada por empresas terceir izadas Realiza -se previamente

o afugentamento e captura da fauna e posteriormente o manejo da f lora

para o ref lorestamento da aacuterea minerada

Esta atividade eacute realizada com operadores de moto serra que satildeo

encarregados de cortar arvores de meacutedio e grande porte (Diacircmetro na

Altura do Peito gt 80 cm) e executar o retalhamento das mesmas trans-

formando-as em toras Na f igura 04 eacute possiacutevel verif icar o trabalho dos

operadores de motosserra

18

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras

Fonte AMARAL 2015

Em seguida satildeo ut il izados tratores de es teiras D61 da Komatsu

(f igura 05) para a l impeza da aacuterea desmatada e escavadeiras que auxi-

l iam no carregamento da galhada em caminhotildees que transportam este

material para os depoacutesitos de esteacuteri l que satildeo locais estrateacutegico s de re-

conformaccedilatildeo de aacutereas degradadas com a atividade de lavra

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6

Fonte SOUZA 2014

Na mina de Juruti as galhadas satildeo depositadas no fundo das cavas

para auxiliar na revegetaccedilatildeo de aacutereas jaacute lavradas Jaacute as toras de madei-

ras satildeo transportadas usando-se carregadeiras de rodas WA200 Koma-

tsu e caminhatildeo madeireiro 2423 da Mercedes Bens para serem estoca-

das e direcionadas para o processo f inal junto aos oacutergatildeos competentes

A etapa de Remoccedilatildeo do solo orgacircnico compreende a retirada da

primeira camada do solo de coloraccedilatildeo escura com uma espessura apro-

ximada de 30 cm rica em nutrientes Util iza -se escavadeiras PC400 e

19

caminhotildees basculantes Scania P420 A f igura 06 mostra o momento do

carregamento do caminhatildeo

Figura 06 Carregamento do Topsoil

Fonte AMARAL 2015

O topsoil removido eacute transportado para cima do esteacuteril que foi re-

movido da t ira que jaacute foi lavrada para reconformaccedilatildeo da aacuterea degradada

com o objet ivo de que este solo orgacircnico (r ico em nutriente e contendo

sementes de aacutervores nativas raiacutezes galhos troncos e etc) recomponha

o solo e as aacutervores nativas cresccedilam novamente fazendo um ref loresta-

mento natural meacutetodo chamado de ldquomatildeo de Deusrdquo

Na f igura 07 foi destacado a camada de solo orgacircnico que foi de-

volvido para a aacuterea jaacute minerada Eacute possiacutevel perceber ainda que jaacute haacute

vegetaccedilatildeo oriunda do ref lorestamento natural

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil

Fonte SOUZA 2014

O decapeamento compreende a remoccedilatildeo da camada de esteacuteril que

varia entre 10 e 12 m de espessura A remoccedilatildeo do esteacuteri l eacute feita pela

20

empresa terceirizada UampM para isso ela conta com 04 tratores de estei-

ras TE D11 TCD (para decapeamento das tiras) com capacidade de re-

mover ateacute 44 msup3 de argila por laminada 01 trator de esteiras TE D9 T 01

trator de esteiras TE D6R (para reconformaccedilatildeo do esteacuteri l e apoio) 01

escavadeira EH 365 D com capacidade de movimentar ateacute 45 msup3 por

ciclo 01 escavadeira EH 349D com capacidade de movimentar ateacute 31

msup3 por ciclo (todas da CATERPILLAR) 07 caminhotildees basculante 4844

da Mercedes Bens com capacidade de transportar ateacute 17 msup3 por ciclo

01 moto niveladora para apoio 01 caminhatildeo comboio para abasteci-

mento dos equipamentos e 01 caminhatildeo pipa para umectaccedilatildeo das vias

(AMARAL 2015)

A liberaccedilatildeo do mineacuterio soacute acontece apoacutes a remoccedilatildeo da camada de

laterita Toda laterita removida eacute empurrada para aacuterea de bota fora e

tambeacutem util izada na construccedilatildeo conformaccedilatildeo e manutenccedilatildeo de vias de

acessos principais e intermediaacuterios que servem de traacutefego para maqui-

nas caminhotildees e caminhonetes A maior parte do esteacuteril eacute removida com

a lacircmina dos tratores processo esse que pode ser visto na f igura 0 8

Figura 08 Decapeamento com TE D11

Fonte AMARAL 2015

O desmonte da camada de bauxita eacute realizado no meacutetodo mecacircnico

tambeacutem com tratores TE D11 com auxil io um dispositivo em forma de

gancho denominado ldquo ripperrdquo que f ica acoplado na parte traseira do equi-

pamento que em contato com a rocha eacute capaz fragmentaacute-la Esse pro-

cesso eacute conhecido como escarif icaccedilatildeo A etapa de desmonte do mineacuterio

21

gera matacotildees que devem atender ao topsize (tamanho da capacidade

do britador) da planta que corresponde no a 12 m A f igura 09 mostra

um ripper f incado no mineacuterio realizando a escarif icaccedilatildeo

Figura 09 Escar if icaccedilatildeo com TE D11

Fonte AMARAL 2015

A tira em geral mede 200 m de comprimento e 25 m de largura e eacute

constituiacuteda de uma soacute bancada contendo de 07 ou 08 blocos (25 m X 25

m) As tiras possuem um padratildeo de nomenclatura na ordem alfabeacutetica

que vai de A a Z que satildeo demarcadas pela topografia no local com es-

taqueamento e bandeirolas numeradas

O carregamento e o transporte de mineacuterios satildeo feitos pela empresa

terceir izada O carregamento eacute feito por escavadeiras hidraacuteulicas EH

349D da caterpil lar que possui uma concha com capacidade de carregar

ateacute 31 msup3 de material uma lanccedila que juntamente com o braccedilo podem

alcanccedilar ateacute 6m de profundidade esteiras que lhe permite trafegar em

terrenos de d if iacuteceis acessos giro de 360ordm horaacuterio e anti -horaacuterio Eacute um

equipamento de porte meacutedio e tem capacidade de produzir ateacute 350 th

A f igura 10 mostra a escavadeira sobre a camada de mineacuterio realizando

o carregando no mesmo niacutevel do caminhatildeo o qual eacute visto jaacute cheio na

f igura 11

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

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ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

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mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

3

plantas de beneficiamento de mineacuterio (BRASIL 2002)

Em relaccedilatildeo ao esteacuteri l este natildeo apresenta problemas ambientais na

mineraccedilatildeo de bauxita pois a geraccedilatildeo desse resiacuteduo se daacute apenas

quando o mineacuterio precisa ser decapeado mas de maneira geral o esteacuteri l

de cobertura eacute depositado na proacutepria cava da qual o mineacuterio foi anteri-

ormente lavrado

O grande problema eacute a geraccedilatildeo de reje ito durante o beneficiamento

da bauxita Estes satildeo descartes de soacutelidos originados do overf low dos

hidrociclones com granulometria inferior a 400 mesh que satildeo armazena-

dos em barragem de rejeitos O ef luente eacute em forma de polpa (mistura

de soacutelido mineral e aacutegua) que geralmente contem 5 a 8 de soacutelidos

em peso e pH em torno de 70 (COELHO 2015)

A bacia de rejeito ou qualquer outro sistema de disposiccedilatildeo de re-

jeitos eacute uma estrutura de engenharia para contenccedilatildeo e deposiccedilatildeo de re-

siacuteduos originados de beneficiamento de mineacuterios captaccedilatildeo de aacutegua e

tratamento de ef luentes (BRASIL 2002) Os rejeitos de mineraccedilatildeo de

bauxita satildeo dispostos agrave superf iacutecie do terreno em locais preacute -seleciona-

dos e onde natildeo exista mineacuterio em subsuperfiacutecie ou em cavas antigas

Mesmo que os f inos da bauxita sejam de natureza soacutelida satildeo ori-

undos de um processo de lavagem resultando numa polpa ou seja o

rejeito de bauxita eacute inicialmente mais l iacutequido do que soacutelido

Assim a problemaacutetica levantada eacute qual os principais elementos

quiacutemicos e quais as principais fases mineraloacutegicas do rejeito de bauxita

da mina de Jurut i

14 Hipoacutetese

Levando-se em consideraccedilatildeo que a bauxita eacute composta basica-

mente de alumina (Al2O3) siacutel ica (SiO2) oacutexido de ferro (Fe2O3) e oacutexido

de titacircnio (TiO2) e que o processo de beneficiamento em Juruti envolve

apenas cominuiccedilatildeo (britagem) classif icaccedilatildeo (peneiramento e ciclona-

gem) lavagem (escrubagem) e f i lt ragem (f i lt ro prensa) eacute razoaacutevel espe-

rar que seu rejeito tambeacutem seja rico nesses mesmos componentes com

menor teor de alumina e maiores teores de siacutelica e ferro que no produto

f inal

4

Entretanto os demais oacutexidos que integram a bauxita satildeo muito va-

riados tanto em diversidade quanto em teores Aleacutem dos quatro oacutexidos

mais abundantes na bauxita espera -se encontrar no seu rejeito oacutexido de

caacutelcio (CaO) oacutexido de potaacutessio (K 2O) oacutexido de manganecircs (MnO) e oacutexido

de magneacutesio (MgO) em menores quantidades

15 Justificativa

O rejeito da bauxita na mina de Jurut i natildeo passa por qualquer anaacute-

lise ou tratamento antes de ser encaminhado para a bacia de rejeito onde

f ica depositado sem que haja nenhum monitoramento aleacutem daqueles re-

alizados na proacutepria estrutura da bacia de rejeito

Apesar de natildeo haver nenhum processo quiacutemico envolvido no be-

neficiamento da bauxita em Juruti isso natildeo garante que o rejeito gerado

natildeo represente perigo Os rejeitos de bauxita do Projeto Trombetas em

Oriximinaacute onde tambeacutem natildeo eacute usado qualquer processo quiacutemico causa-

ram alteraccedilotildees das caracteriacutest icas abioacuteticas e da estrutura das comuni-

dades de macroinvertebrados bentocircnicos 1 do Lago Batata (FONSECA e

ESTEVES 1999)

Estudos realizados em duas usinas de tratamento de bauxita da

Companhia Brasileira Alumiacutenio (CBA) em Minas Gerais por KURUSU et

al (2009) demonstraram que o rejeito ainda conteacutem grande quantid ade

de alumina sendo inclusive possivel seu reaproveitamento por meio da

f lotaccedilatildeo reversa

O primeiro passo para se encontrar uma alternativa para esses re-

siacuteduos eacute a sua caracterizaccedilatildeo Eacute necessaacuterio se definir o quecirc e quanto

estaacute sendo gerado quais suas caracteriacutest icas fiacutesico-quiacutemicas e quais as

possiacuteveis interaccedilotildees quiacutemicas Mesmo que nenhuma nova util idade seja

dada aos rejeitos conhececirc-los eacute importante tambeacutem para verif icar se

eles natildeo representam perigo para o meio ambiente

Por si soacute a necessidade de identif icar a composiccedilatildeo mineraloacutegica

do rejeito da bauxita justif ica a realizaccedilatildeo deste trabalho tendo em vista

1 Seres que se caracterizam por habitar o sedimento aquaacutetico ou sua superfiacutecie

5

que se precisa conhecer o que estaacute sendo gerado e em que quantidade

Mas haacute ainda a possibi l idade de se encontrar uma destinaccedilatildeo alternativa

para o rejeito contribuindo assim com a diminuiccedilatildeo do volume do mate-

rial descartado

16 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

Abordaremos a seguir alguns pontos que satildeo relevantes para

trabalho Iniciando com um breve histoacuterico do alumiacutenio e a gecircnese da

bauxita com foco no nos depoacutesitos amazocircnicos Em seguida discutiremos

a importacircncia econocircmica da bauxita da alumina e do alumiacutenio no Brasil

Posteriormente falaremos da lavra e do beneficiamento na mina da Alcoa

em Juruti com a f inalidade de explicar a origem do rejei to que eacute o objeto

de estudo deste trabalho Por f im abordaremos tanque de sedimentaccedilatildeo

e a barragem de rejeito destino f inal do rejeito

161 A Bauxita

Haacute oito mil anos na Peacutersia jaacute eram produzidos vasos com um tipo

de barro contendo oacutexido de alumiacutenio Trecircs mil anos depois egiacutepcios e

babilocircnios usavam uma substacircncia contendo alumina na fabricaccedilatildeo de

cosmeacuteticos e remeacutedios (ABAL 2015) Mas ateacute entatildeo natildeo se conhecia o

metal como o conhecemos hoje

Apesar de ser o terceiro metal mais abundante do p laneta2 o alu-

miacutenio natildeo eacute encontrado puro na natureza Seu mineacuterio mais comum eacute a

bauxita que recebeu esse nome por ter sido descoberta proacutexima agrave aldeia

de Lecircs Baux na Franccedila por Pierre Berthier em 1821 (SAMPAIO AN-

DRADE E DULTRA 20O5)

Em 1854 Henry Devil le obteve pela primeira vez o alumiacutenio por

via quiacutemica e no ano seguinte expocircs um lingote do metal que chamou a

atenccedilatildeo por ser muito mais leve que o ferro Jaacute o processo de obtenccedilatildeo

do alumiacutenio por meio da reduccedilatildeo eletroliacutet ica da alumina dissolvida em

banho fundido de criolita foi desenvolvido separadamente por Paul Louis

2 O Ferro eacute o primeiro (3463 - em massa) e o Magneacutesio eacute o segundo (127 - em massa) O Alumiacutenio

responde por 109 da massa do planeta (COSTA 1996)

6

Toussaint Heacuteroult na Franccedila e Charles Mart in Hall nos Estados Unidos

simultaneamente em 1886 (SERMETAL 2015)

Esse processo f icou conhecido como Hall -Heroacuteult e foi fundamental

para a induacutestria global de alumiacutenio Apesar de ter passado por vaacuterias

atualizaccedilotildees e ter algumas variaccedilotildees os princiacutepios do meacutetodo Hall -He-

roacuteult satildeo mantidos na induacutestria ateacute os dias de hoje

O Alumiacutenio eacute o elemento metaacutelico mais abundante na Crosta Con-

tinental (813 ) 3 e o terceiro elemento mais abundante na natureza logo

apoacutes o oxigecircnio e o sil iacutecio (em massa pois em volume o elemento mais

abundante eacute o Nitrogecircnio) Devido agrave elevada af inidade com o oxigecircnio

natildeo eacute costume encontrar o alumiacutenio como substacircncia elementar mas

sim em formas combinadas tais como oacutexidos ou sil icatos (COIMBRA

2015)

O processo para obtenccedilatildeo da alumina a partir da bauxita foi desen-

volvido e patenteado por Karl Josef Bayer em 1888 e se baseia na ele-

vada solubil idade dos minerais portadores de alumiacutenio em soluccedilatildeo com

soda caacuteustica De maneira bem resumida as etapas do processo Bayer

satildeo digestatildeo separaccedilatildeo da lama vermelha cristal izaccedilatildeo do hid roacutexido

de alumiacutenio e calcinaccedilatildeo (SILVA FILHO ALVES e DA MATA 2007)

Em meacutedia 5 t de bauxita precisam ser submetidas ao ataque de

014 t de soda caacuteustica para produzir 2 t de alumina que submetida a um

processo de reduccedilatildeo que consome em cerca 13000 kW produz 1 t de

alumiacutenio (MAacuteRTIRES 2011)

Em 2013 as reservas mundiais de bauxita eram de 29 bilhotildees de

toneladas 36 bi lhotildees de toneladas 124 das quais em solo brasileiro

com grande destaque para estado do Paraacute que possui os maiores depoacute-

sitos de bauxita metaluacutergica do paiacutes (SANTANA 2014) Segundo Maacutert i-

res (2001) cinco estados brasi leiros (Satildeo Paulo Paraacute Santa Catarina

Minas Gerais e Maranhatildeo) satildeo detentores de reservas de bauxita de grau

metaluacutergico Somente no estado de Paraacute encontram -se 908 dessas

reservas que quando somadas agraves reservas de Minas Gerais perfazem

983

3 O Ferro eacute menos abundantes na Crosta destacando-se no manto e no nuacutecleo do planeta O Magneacutesio

destaca-se no Manto e tambeacutem na Crosta Oceacircnica (Costa 1996)

7

A bauxita eacute o principal mineacuterio da regiatildeo Oeste do Paraacute sendo

explotada pela Mineraccedilatildeo Rio do Norte (MRN) nas minas de Porto Trom-

betas (Oriximinaacute e Terra Santa) e pela Aluminium Company of America

(ALCOA) na mina de Juruti (Juruti) Aleacutem disso a Norsh Hydro t ambeacutem

explota bauxita na cidade de Paragominas (Nordeste do estado) e a Vo-

torantim Metais pretende instalar um complexo para extrair o mineacuterio e

produzir alumina na cidade de Rondon do Paraacute (Sudeste do estado)

Para Sampaio e Neves (2002) o termo bauxita faz alusatildeo agrave rocha

bauxito a qual pode ter as seguintes constituintes principais a boehmita

AlOOH mais comum na Europa diaacutesporo AlO(OH) mais comum na Aacutesia

e a gibbsita Al(OH)3 mais comum em regiotildees de clima Tropical como nas

Ameacutericas do Sul e Central Esses minerais satildeo conhecidos como Oxi -

hidroacutexidos de Alumiacutenio Neste trabalho eacute uti l izado o termo bauxita refe-

rindo-se ao mineacuterio de alumiacutenio

Algumas bauxitas tecircm composiccedilatildeo que se aproxima agrave da gibbsita

todavia em sua maioria formam uma mistura contendo impurezas como

siacutel ica oacutexido de ferro t itacircnio e outros elementos Como consequecircncia a

bauxita natildeo eacute considerada uma espeacutecie mineral 4

De acordo com a aplicaccedilatildeo a bauxita eacute classif ica em metaluacutergica e

natildeo-metaluacutergica (refrataacuteria) A bauxita metaluacutergica eacute aplicada na obten-

ccedilatildeo da alumina que eacute transformada em alumiacutenio A bauxita natildeo -metaluacuter-

gica eacute usada principalmente na induacutestria de refrataacuterios mas sua aplica-

ccedilatildeo se daacute ainda em abrasivos cimentos argi losos induacutestria quiacutemica an-

tiderrapante retardador de chama soldas etc (SAMPAIO e NEVES

2002) Quimicamente a diferenccedila se daacute principalmente pelo teor de oacutexido

de ferro (Fe2O3) que na bauxita metaluacutergica chega a 30 enquanto na

natildeo-metaluacutergica natildeo passa de 5 No Brasil em torno de 92 da bauxita

apresenta altos teores de ferro sendo classif icadas como metaluacutergica

(QUARESMA 2015)

4 Espeacutecie Mineral Para ter essa denominaccedilatildeo eacute necessaacuterio ter as seguintes caracteriacutesticas Estado Soacutelido composiccedilatildeo quiacutemica definida estrutura interna na forma de arranjo geomeacutetrico organizado dos aacutetomos que os constituem origem inorgacircnica e natural A bauxita natildeo atende agrave 2ordf caracteriacutestica

8

As maiores empresas na explotaccedilatildeo de bauxita no mundo satildeo Co-

malco Alcan Alcoa Rio Tinto e BHP na Austraacutelia a CVG na Guineacute e a

MRN no Brasil Os dois maiores produtores de alumiacutenio do mundo satildeo

Estados Unidos e Canadaacute mesmo nenhum deles possuindo reservas de

bauxita sendo totalmente dependentes da importaccedilatildeo do mineacuterio

(IBRAM 2011)

Aleacutem da alumina outras fases tambeacutem podem estar presentes na

bauxita tais como quartzo (SiO2) hematita (Fe2O3) anataacutesio (TiO2) e

caulinita (Al2SiO5) Dessa forma a composiccedilatildeo quiacutemica de amostras des-

tes mineacuterios se destaca por apresentar elevado teor de alumiacutenio (Al)

acompanhado por ferro (Fe) si l iacutecio (Si) e t itacircnio (Ti) Outros eleme ntos

costumam estar presentes poreacutem em quantidades menores como Caacutelcio

(Ca) Potaacutessio (K) Manganecircs (Mn) e Magneacutesio (MgO Menos abundan-

tes ocorrem ainda Boro (B) Baacuterio (Ba) Beriacutel io (Be) Cobalto (Co)

Cromo (Cr) Cobre (Cu) Liacutet io (Li) Molibdecircnio (Mo) Chumbo (Pb) Esta-

nho (Sn) Estrocircncio (Sr) Vanaacutedio (V) Iacute trio (Y) Zinco (Zn) e Zircocircnio (Zr)

como elementos traccedilos ou seja na escala de parte por milhatildeo (ppm)

(SILVA e OLIVEIRA 1992)

Um trabalho mais recente de Leonardi Ladeira e Santos (2010)

com perf is bauxiacuteticos no sudeste do Brasil (Minas Gerais e Satildeo Paulo)

inclui ainda como seus possiacuteveis componentes Pentoacutexido de Foacutesforo

(P2O5) Oacutexido de Soacutedio (Na2O) Gaacutelio (Ga) Nioacutebio (Nb) Rubiacutedio (Rb) e

Toacuterio (Th) todos em ppm

Deve-se ressaltar que haacute outros minerais com alto teor de alumiacutenio

na natureza como a alunita (KAl 3(OH)6(SO4)2 e anort i ta (CaAl2Si2O8)

(SAMPAIO ANDRADE e DUTRA 2005) poreacutem a obtenccedilatildeo de alumiacutenio

a partir desses minerais seria muito cara inviabilizando economicamente

o processo

162 Gecircnese da Bauxita Amazocircnica

A concentraccedilatildeo de elementos quiacutemicos ou minerais acima da abun-

dacircncia normal da crosta terrestre formado por processos geoloacutegicos eacute

denominada depoacutesito mineral (CAVALTI NETO e ROCHA 2010) Os de-

poacutesitos contecircm minerais de mineacuterio que no caso da bauxita eacute a alumina

9

Os depoacutesitos de bauxita da regiatildeo amazocircnica satildeo formados a partir de

processos superf iciais especif icamente em depoacutesitos residuais Esses

depoacutesitos satildeo formados por processos intempeacutericos que atuam tra nsfor-

mando ou concentrando minerais originando assim as jazidas lateriacutet icas

(BIONDI 2004)

A Concentraccedilatildeo de minerais primaacuterios ocorre pela acumulaccedilatildeo re-

lativa do mineral de interesse Eacute o caso do foacutesforo na apatita do ni oacutebio

no pirocloro e do cromo na cromita No caso da formaccedilatildeo de novos

minerais ocorre a destruiccedilatildeo do mineral primaacuterio e formaccedilatildeo de outro

mineral Como exemplo temos a hematita (ferro) anataacutesio (t itacircnio) e a

gibbsita (alumiacutenio) (GIANNINI 2000)

O intemperismo pode ser de trecircs tipos f iacutesico bioloacutegico ou quiacute-

mico O intemperismo fiacutesico causa a fragmentaccedilatildeo da rocha sem promo-

ver mudanccedilas quiacutemicas e ocorre devido a variaccedilotildees no niacutevel de pres-

sotildees que levam agrave fadiga do material O intemperismo bioloacutegico eacute cau-

sado pela accedilatildeo de vegetais a traveacutes da accedilatildeo desagregadora de aacutecido

huacutemico que eacute uma soluccedilatildeo aacutecida resultante da extraccedilatildeo de componentes

orgacircnicos do solo ou do subsolo normalmente huacutemus por soluccedilotildees

aquosas percolantes (LEMES 2014)

Jaacute os processos que levam ao intemperismo quiacutemico satildeo aqueles

que por meio de reaccedilotildees quiacutemicas resultam na decomposiccedilatildeo da estru-

tura dos minerais sendo muito importantes em regiotildees de clima tropical

uacutemido Processos quiacutemicos que atuam sobre os minerais constituintes

das rochas dissoluccedilatildeo oxidaccedilatildeo reduccedilatildeo oxirreduccedilatildeo hidrataccedilatildeo l ixi-

viaccedilatildeo e troca de iacuteons Os fatores envolvidos satildeo faci l idade de acesso

da aacutegua e do ar no material rochoso reatividade do maciccedilo rochoso em

relaccedilatildeo agrave aacutegua grau de agressividade da aacutegua e tempo (LEMES 2014)

Somente o intemperismo quiacutemico eacute capaz de concentrar metais

Ele ocorre porque todos os principais minerais em rochas iacutegneas e me-

tamoacuterf icas e alguns minerais de rochas sedimentares satildeo instaacuteveis na

superfiacutecie da Terra Esses minerais se alteram para novos minerais

estaacuteveis os mais comuns satildeo os argilo -minerais principalmente cauli-

nita montmori l lonita e il ita Satildeo acompanhados por vaacuterios oacutexidos e hi-

10

droacutexidos part icularmente aqueles de ferro alumiacutenio e t i tacircnio Isso ex-

plica a presenccedila desses elementos na baux ita e tambeacutem no seu rejeito

(GIANNINI 2000)

A bauxita se forma em regiotildees tropicais e subtropicais por accedilatildeo

do intemperismo quiacutemico sobre rochas aluminossil icaacutet icas Apesar de ser

frequentemente descrita como um mineacuterio de alumiacutenio a bauxita natildeo eacute

uma espeacutecie mineral propriamente dita mas um material heterogecircneo

formado de uma mistura de hidroacutexidos de alumiacutenio hidratados

([AlOx(OH)3-2x] 0ltxlt1) contendo impurezas A proporccedilatildeo de gibbsita

boehmita e diaacutesporo varia dependendo da localizaccedilatildeo geograacutefica do mi-

neacuterio (JESUS 2011) No Brasil a gibbisita eacute o mineral mais comum na

bauxita

O mineral fonte da gibbsita eacute o feldspato potaacutessio que sob a accedilatildeo

da aacutegua e do aacutecido carbocircnico (ambos geralmente oriundos das chuvas)

reage formando a caulinita o bicarbonato a siacutel ica e l iberando iacuteons de

potaacutessio conforme descrito na equaccedilatildeo abaixo

2KAlSi3O8(s) + 2H2CO3(aq) + H2O = Al2Si2O5(OH)4(s) + 2K+(aq) + K-Feldspato Aacutecido Carbono Aacutegua Caul in i ta Iacuteons Potaacutessio

2HCO3-(aq) + 4SiO2(aq) (i) Bicarbonato Siacute l ica

O Alumiacutenio nessa reaccedilatildeo f ica retido nos minerais argilosos residu-

ais e oacutexidos A extraccedilatildeo de alumiacutenio de si l icatos eacute economicamente pro-

ibit iva entretanto em climas tropicais como na Amazocircnia paraense a

grande disponibi l idade de aacutegua permite o desenvolvimento intenso do

intemperismo quiacutemico de tal forma que a siacutel ica eacute removida da caulinita

e um hidroacutexido de alumiacutenio permanece como resiacuteduo Por isso o depoacutesito

eacute denominado residual (BIONDI 2004)

Se parte da massa da rocha original eacute perdida em soluccedilatildeo durante

o intemperismo a concentraccedilatildeo de Alumiacutenio aumenta ateacute que quantida-

des econocircmicas sejam ating idas no resiacuteduo Dessa forma a caulinita

reagindo com a aacutegua forma a gibbsita e o oacutexido de si l iacutecio conforme re-

presentado na equaccedilatildeo abaixo

11

Al2Si2O5(OH)4(s) + H2O = 2Al(OH)3(s) + 2SiO2(aq) ( i i) Caul ini ta Aacutegua Gibbs i ta Oacutexido de Si l iacutec io

Na praacutetica o produto f inal do intemperismo natildeo eacute o hidroacutexido puro

mas uma mistura de oacutexidos e hidroacutexidos de alumiacutenio com composiccedilatildeo

meacutedia de Al(OH)3 que eacute a Gibbsita (BIONDI 2004) As quantidades das

principais impurezas presentes na bauxita variam com a regiatildeo de ori-

gem causando alteraccedilotildees no aspecto f iacutesico do mineacuterio que pode variar

de um soacutelido marrom-escuro ferruginoso ateacute um soacutelido de cor creme

duro e cristal ino (CONSTANTINO et al 2002)

163 Importacircncia Econocircmica da Bauxita no Brasil

De acordo com Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas de Pesquisa

Mineral (ABPM) os maiores produtores mundiais de bauxita satildeo Austraacute-

lia Indoneacutesia China e Brasil com 30 19 15 e 13 respectiva-

mente do total anual de 260 milhotildees de toneladas (ABPM 2014)

Em 2013 o Brasil produziu 338 milhotildees de toneladas Desse total

a distribuiccedilatildeo por empresa estaacute representada na tabela 01

Tabela 01 Produccedilatildeo Brasileira de Bauxita por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

MRN 173 512 Norsk Hydro 75 222 Alcoa 55 163 VotorantimmdashCBA 29 86 Outras 06 17 TOTAL 338 1000

Fonte ABAL 2014

Vale ressaltar que os dados de produccedilatildeo de bauxita atendem ao

criteacuterio base uacutemida Isso tem a f inal idade de tornaacute-los comparaacuteveis aos

divulgados por vaacuterias fontes Especif icamente no ano de 2013 o teor

meacutedio de umidade da bauxita foi da ordem de 12

Os nuacutemeros de 2013 apontam que a produccedilatildeo nacional de bauxita

apresentou uma leve queda de 18 em relaccedilatildeo ao ano anterior A esta-

bil idade da produccedilatildeo pode ser explicada pela demanda constante e ao

12

custo de energia eleacutetrica tendo em vista que o setor eacute um grande con-

sumidor de energia eleacutetr ica para a produccedilatildeo de alumiacutenio primaacuterio (SAN-

TANA 2014)

O estado do Paraacute continuou sendo o maior produtor nacional do

mineacuterio em 2013 com mais de 29 milhotildees de toneladas de bauxita pro-

duzidas o que representa um percentual de 865 da produccedilatildeo brasi-

leira (SANTANA 2014) Os trecircs municiacutepios paraenses que produziram o

mineacuterio naquele ano foram Oriximinaacute (MRN) Paragominas (Norsk Hydro -

Mineraccedilatildeo Paragominas) e Jurut i (Alcoa)

A part ir de 2014 o projeto Trombetas da Mineraccedilatildeo Rio do Norte

situado no municiacutepio de Oriximinaacute passou a lavrar bauxita em minas

localizadas no municiacutepio de Terra Santa - PA mas o beneficiamento con-

tinua ocorrendo em Porto Trombetas elevando para quatro o nuacutemero de

municiacutepios produtores de mineacuterio de alumiacutenio no Paraacute

Aleacutem do Paraacute a bauxita eacute lavrada em Minas Gerais Satildeo Paulo

Santa Catarina Goiaacutes e Espiacuterito Santo Os 20 municiacutepios produtores de

bauxita nesses 6 estados estatildeo na tabela 02

Tabela 02

Ord Municipio UF CFEM(R$)

01 Paragominas PA 2899298704 02 Oriximinaacute PA 2659403701 03 Terra Santa PA 1547752217 04 Juruti PA 1361088670 05 Satildeo Sebastiatildeo da Vargem Alegre MG 185888440 06 Divinolacircndia SP 59038496 07 Miraiacute MG 43356891 08 Barro Alto GO 34995187 09 Santa Baacuterbara MG 16018373 10 Santa Rita do Novo Destino GO 30831728 11 Poccedilos de Caldas MG 34662671 12 Lavrinhas SP 25233345 13 Correia Pinto SC 14077688 14 Caldas MG 13119314 15 Andradas MG 4217475 16 Itamarati de Minas MG 1251590 17 Senador Amaral MG 1145099 18 Rosaacuterio da Limeira MG 170651 19 Paracatu MG 25872 20 Afonso Claacuteudio ES 12196

TOTAL Fonte DNPM 2016

13

De acordo com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral

(DNPM) em 2015 a mineraccedilatildeo paraense de bauxita recolheu CFEM no

valor de R$ 8467543292 Desse montante Jurut i contribuiu com R$

1361088670 equivalente a 16 do total Levando-se em consideraccedilatildeo

que 65 do valor recolhido satildeo repassados diretamente para o municiacutepio

produtor Jurut i fez jus a R$ 884707635 em 2015 meacutedia de R$

73725636 ao mecircs

Do total da bauxita comercial cerca de 90 eacute usada para a produ-

ccedilatildeo metaluacutergica da cadeia do alumiacutenio (alumina e alumiacutenio primaacuterio) e

o restante 10 usadas para outros f ins como refrataacuterio abrasivo ci-

mentos argilosos velas de igniccedilatildeo quiacutemica (sulfato de alumiacutenio) e ou-

tros (QUARESMA 2015) No Brasil esse percentual chega a 95

A produccedilatildeo nacional de Alumina em 2013 foi de 994Mt distribuiacuteda

em 6 grandes empresas AlunorteNorsk Hydro (Barcarena - PA) Alcoa

(Satildeo Luiacutes - MA e Poccedilos de Caldas - MG) BHP Bill iton (Satildeo Luiacutes - MA)

VotorantimCBA (Alumiacutenio - SP) Alcan (Satildeo Luiacutes - MA) e Hindalco (Ouro

Preto - MG) A produccedilatildeo eacute vista na tabela 03

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

AlunorteNorsk Hydro 5377 541 Alcoa 2186 220 BHP Billiton 1239 124 Votorantim-CBA 0792 80 Outras (Alcan e Hindalco) 0347 35 TOTAL 9941 1000

Fonte ABAL 2015

O estado do Paraacute com a AlunorteNorsk Hydro tambeacutem lidera o

Ranking na produccedilatildeo de Alumina com 541 sendo que empresa locali-

zada em Barcarena recebe bauxita da Norsk Hydro e tambeacutem da MRN

Jaacute a bauxita de Juruti eacute levada para Satildeo Luiacutes no Maranhatildeo estado

que natildeo possui mina de bauxita mas responde por 344 da produccedilatildeo

de alumina no complexo Alumar das empresas Alcoa e BHP Bill iton

Jaacute a Votorantim-CBA localizada em no estado de Satildeo Paulo res-

ponde por 8 da alumina brasileira enquanto Alcan e Hindalco em Minas

Gerais produzem 35 Isso se deve ao fato de a maioria da bauxita de

14

Minas Gerais ser do tipo refrataacuteria o mesmo ocorrendo em Santa Cata-

rina e Goiaacutes esses uacutelt imos que natildeo produzem alumina

Apenas cinco empresas produzem alumiacutenio primaacuterio no paiacutes Voto-

rantim-CBA (Alumiacutenio - SP) Albras (Barcarena - PA) Alumar (Satildeo Luiacutes

- MA) Alcoa (Poccedilos de Caldas - MG) e Novelis (Ouro Preto - MG) A

unidade de reduccedilatildeo do consoacutercio Alumar tem como principais acionistas

as empresas Alcoa Alumiacutenio SA e BHP Bil l iton Metais SA A dis tribui-

ccedilatildeo da produccedilatildeo de alumiacutenio por empresa estaacute na tabela 04

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (1000t) Participaccedilatildeo ()

Votorantim-CBA 4133 317 Albras 4055 311 Alumar 3651 280 Alcoa 782 60 Novelis 417 32 TOTAL 13038 1000

Fonte ABAL 2015

Como grande parte da alumina produzida no Paraacute e no Maranhatildeo

satildeo exportadas estes satildeo o segundo e o terceiro estado na produccedilatildeo de

alumiacutenio respectivamente sendo Satildeo Paulo o maior produtor do Brasil

Natildeo por acaso a Votorantim-CBA estaacute localizada na cidade de Alumiacutenio

- SP

164 A Lavra da Bauxita em Juruti - PA

Para se entender como ocorre a lavra eacute necessaacuterio conhecer o

perf i l do corpo mineral izado da mina A bauxita em Jurut i estaacute localizada

numa profundidade de 25m a 185m sendo um corpo mineral de origem

sedimentar que tem no maacuteximo 6m de espessura O perf i l l i toloacutegico da

mina de Jurut i eacute apresentado na f igura 01

15

Figura 01 Perf i l L i to loacutegico da Mina de Jurut i Fonte ALCOA apud AMARAL 2015

O horizonte abaixo do solo orgacircnico eacute argi loso de coloraccedilatildeo ama-

relada denominada argila belterra formada basicamente por caulinita e

gibbsita Trata-se de uma camada altamente porosa e permeaacutevel apesar

de se argi losa Sua espessura pode variar de 1 a ateacute 12 m (ALCOA apud

AMARAL 2015)

A camada de bauxita nodular eacute formada por estruturas na forma de

noacutedulos com tamanhos entre 05 e 2 cm presos em uma matriz argi losa

similar agrave da cobertura Os noacutedulos podem ser mais aluminosos ou mais

ferruginosos dependendo da altura em que se localiza no perf i l Quanto

maior a profundidade mais ferruginosos eles seratildeo Estatildeo sendo reali-

zados estudos para procurar meacutetodos de concentraccedilatildeo que viabil izem

seu aproveitamento econocircmico A espessura desta camada pode chegar

a 3 m (BRELAZ 2013)

O horizonte seguinte eacute de laterita tambeacutem denominada bauxita fer-

ruginosa onde o elevado teor de fer ro confere uma coloraccedilatildeo escura

Apresenta noacutedulos maiores que podem formar grandes agregados

quando cimentados por oacutexidos de ferro A espessura desta camada eacute

bastante variaacutevel podendo ter de alguns centiacutemetros a 3m (SOUZA

2014)

Na camada de bauxita maciccedila eacute onde ocorre a maior concentraccedilatildeo

16

de gibbsita Haacute tambeacutem a presenccedila tanto de oacutexidos de ferro como de

caulinita mas em uma proporccedilatildeo muito menor Quartzo pode ser encon-

trado mais proacuteximo da zona ferruginosa O topo desta camada eacute mais

massivo e conteacutem pouca argi la Agrave medida que aumenta a profundidade

a camada deixa de ser massiva e passa a se apresentar em blocos com

preenchimento de argi la entre eles Esta camada varia de 35 a 6m

(SOUZA 2014)

No horizonte inferior tem-se a presenccedila de material argi loso e

ainda gibbsita e jaacute natildeo possui importacircncia econocircmica denominado argi la

variegada

A lavra de bauxita em Jurut i eacute feita de modo tradicional a ceacuteu

aberto com a recuperaccedilatildeo da aacuterea sendo feita contemporaneamente com

a extraccedilatildeo do mineacuterio meacutetodo conhecido como lavra em tiras ou strip

mining Nesse meacutetodo a lavra progride por meio de uma seacuterie de corte s

paralelos na forma de trincheiras profundas denominadas de tiras

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material O pro-

cesso eacute realizado esquematicamente conforme a f igura 02

Figura 02 Esquema da lavra strip mining Fonte Souza 2014

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material Na f igura

03 eacute possiacutevel ver uma tira pronta para ser lavrada

17

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada Fonte BRELAZ 2013

A lavra da mina de Jurut i tem a seguinte sequecircncia

a supressatildeo vegetal

b remoccedilatildeo do solo orgacircnico

c decapeamento

d desmonte mecacircnico

e carregamento e

f transporte

Atualmente a exploraccedilatildeo da bauxita em Jurut i acontece em quatro

frentes de lavra todas no platocirc Capiranga Todo mineacuterio vindo das dife-

rentes frentes de lavra passa pelo processo de blendagem isso acontece

devido variaccedilotildees de teores de cada tira

A supressatildeo vegetal consiste no desmatamento de uma aacuterea e em

seguida carregamento a vegetaccedilatildeo destinando-a para sua util izaccedilatildeo f inal

de acordo com as normas ambientais Na mina de juruti a supressatildeo

vegetal eacute realizada por empresas terceir izadas Realiza -se previamente

o afugentamento e captura da fauna e posteriormente o manejo da f lora

para o ref lorestamento da aacuterea minerada

Esta atividade eacute realizada com operadores de moto serra que satildeo

encarregados de cortar arvores de meacutedio e grande porte (Diacircmetro na

Altura do Peito gt 80 cm) e executar o retalhamento das mesmas trans-

formando-as em toras Na f igura 04 eacute possiacutevel verif icar o trabalho dos

operadores de motosserra

18

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras

Fonte AMARAL 2015

Em seguida satildeo ut il izados tratores de es teiras D61 da Komatsu

(f igura 05) para a l impeza da aacuterea desmatada e escavadeiras que auxi-

l iam no carregamento da galhada em caminhotildees que transportam este

material para os depoacutesitos de esteacuteri l que satildeo locais estrateacutegico s de re-

conformaccedilatildeo de aacutereas degradadas com a atividade de lavra

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6

Fonte SOUZA 2014

Na mina de Juruti as galhadas satildeo depositadas no fundo das cavas

para auxiliar na revegetaccedilatildeo de aacutereas jaacute lavradas Jaacute as toras de madei-

ras satildeo transportadas usando-se carregadeiras de rodas WA200 Koma-

tsu e caminhatildeo madeireiro 2423 da Mercedes Bens para serem estoca-

das e direcionadas para o processo f inal junto aos oacutergatildeos competentes

A etapa de Remoccedilatildeo do solo orgacircnico compreende a retirada da

primeira camada do solo de coloraccedilatildeo escura com uma espessura apro-

ximada de 30 cm rica em nutrientes Util iza -se escavadeiras PC400 e

19

caminhotildees basculantes Scania P420 A f igura 06 mostra o momento do

carregamento do caminhatildeo

Figura 06 Carregamento do Topsoil

Fonte AMARAL 2015

O topsoil removido eacute transportado para cima do esteacuteril que foi re-

movido da t ira que jaacute foi lavrada para reconformaccedilatildeo da aacuterea degradada

com o objet ivo de que este solo orgacircnico (r ico em nutriente e contendo

sementes de aacutervores nativas raiacutezes galhos troncos e etc) recomponha

o solo e as aacutervores nativas cresccedilam novamente fazendo um ref loresta-

mento natural meacutetodo chamado de ldquomatildeo de Deusrdquo

Na f igura 07 foi destacado a camada de solo orgacircnico que foi de-

volvido para a aacuterea jaacute minerada Eacute possiacutevel perceber ainda que jaacute haacute

vegetaccedilatildeo oriunda do ref lorestamento natural

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil

Fonte SOUZA 2014

O decapeamento compreende a remoccedilatildeo da camada de esteacuteril que

varia entre 10 e 12 m de espessura A remoccedilatildeo do esteacuteri l eacute feita pela

20

empresa terceirizada UampM para isso ela conta com 04 tratores de estei-

ras TE D11 TCD (para decapeamento das tiras) com capacidade de re-

mover ateacute 44 msup3 de argila por laminada 01 trator de esteiras TE D9 T 01

trator de esteiras TE D6R (para reconformaccedilatildeo do esteacuteri l e apoio) 01

escavadeira EH 365 D com capacidade de movimentar ateacute 45 msup3 por

ciclo 01 escavadeira EH 349D com capacidade de movimentar ateacute 31

msup3 por ciclo (todas da CATERPILLAR) 07 caminhotildees basculante 4844

da Mercedes Bens com capacidade de transportar ateacute 17 msup3 por ciclo

01 moto niveladora para apoio 01 caminhatildeo comboio para abasteci-

mento dos equipamentos e 01 caminhatildeo pipa para umectaccedilatildeo das vias

(AMARAL 2015)

A liberaccedilatildeo do mineacuterio soacute acontece apoacutes a remoccedilatildeo da camada de

laterita Toda laterita removida eacute empurrada para aacuterea de bota fora e

tambeacutem util izada na construccedilatildeo conformaccedilatildeo e manutenccedilatildeo de vias de

acessos principais e intermediaacuterios que servem de traacutefego para maqui-

nas caminhotildees e caminhonetes A maior parte do esteacuteril eacute removida com

a lacircmina dos tratores processo esse que pode ser visto na f igura 0 8

Figura 08 Decapeamento com TE D11

Fonte AMARAL 2015

O desmonte da camada de bauxita eacute realizado no meacutetodo mecacircnico

tambeacutem com tratores TE D11 com auxil io um dispositivo em forma de

gancho denominado ldquo ripperrdquo que f ica acoplado na parte traseira do equi-

pamento que em contato com a rocha eacute capaz fragmentaacute-la Esse pro-

cesso eacute conhecido como escarif icaccedilatildeo A etapa de desmonte do mineacuterio

21

gera matacotildees que devem atender ao topsize (tamanho da capacidade

do britador) da planta que corresponde no a 12 m A f igura 09 mostra

um ripper f incado no mineacuterio realizando a escarif icaccedilatildeo

Figura 09 Escar if icaccedilatildeo com TE D11

Fonte AMARAL 2015

A tira em geral mede 200 m de comprimento e 25 m de largura e eacute

constituiacuteda de uma soacute bancada contendo de 07 ou 08 blocos (25 m X 25

m) As tiras possuem um padratildeo de nomenclatura na ordem alfabeacutetica

que vai de A a Z que satildeo demarcadas pela topografia no local com es-

taqueamento e bandeirolas numeradas

O carregamento e o transporte de mineacuterios satildeo feitos pela empresa

terceir izada O carregamento eacute feito por escavadeiras hidraacuteulicas EH

349D da caterpil lar que possui uma concha com capacidade de carregar

ateacute 31 msup3 de material uma lanccedila que juntamente com o braccedilo podem

alcanccedilar ateacute 6m de profundidade esteiras que lhe permite trafegar em

terrenos de d if iacuteceis acessos giro de 360ordm horaacuterio e anti -horaacuterio Eacute um

equipamento de porte meacutedio e tem capacidade de produzir ateacute 350 th

A f igura 10 mostra a escavadeira sobre a camada de mineacuterio realizando

o carregando no mesmo niacutevel do caminhatildeo o qual eacute visto jaacute cheio na

f igura 11

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

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ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

4

Entretanto os demais oacutexidos que integram a bauxita satildeo muito va-

riados tanto em diversidade quanto em teores Aleacutem dos quatro oacutexidos

mais abundantes na bauxita espera -se encontrar no seu rejeito oacutexido de

caacutelcio (CaO) oacutexido de potaacutessio (K 2O) oacutexido de manganecircs (MnO) e oacutexido

de magneacutesio (MgO) em menores quantidades

15 Justificativa

O rejeito da bauxita na mina de Jurut i natildeo passa por qualquer anaacute-

lise ou tratamento antes de ser encaminhado para a bacia de rejeito onde

f ica depositado sem que haja nenhum monitoramento aleacutem daqueles re-

alizados na proacutepria estrutura da bacia de rejeito

Apesar de natildeo haver nenhum processo quiacutemico envolvido no be-

neficiamento da bauxita em Juruti isso natildeo garante que o rejeito gerado

natildeo represente perigo Os rejeitos de bauxita do Projeto Trombetas em

Oriximinaacute onde tambeacutem natildeo eacute usado qualquer processo quiacutemico causa-

ram alteraccedilotildees das caracteriacutest icas abioacuteticas e da estrutura das comuni-

dades de macroinvertebrados bentocircnicos 1 do Lago Batata (FONSECA e

ESTEVES 1999)

Estudos realizados em duas usinas de tratamento de bauxita da

Companhia Brasileira Alumiacutenio (CBA) em Minas Gerais por KURUSU et

al (2009) demonstraram que o rejeito ainda conteacutem grande quantid ade

de alumina sendo inclusive possivel seu reaproveitamento por meio da

f lotaccedilatildeo reversa

O primeiro passo para se encontrar uma alternativa para esses re-

siacuteduos eacute a sua caracterizaccedilatildeo Eacute necessaacuterio se definir o quecirc e quanto

estaacute sendo gerado quais suas caracteriacutest icas fiacutesico-quiacutemicas e quais as

possiacuteveis interaccedilotildees quiacutemicas Mesmo que nenhuma nova util idade seja

dada aos rejeitos conhececirc-los eacute importante tambeacutem para verif icar se

eles natildeo representam perigo para o meio ambiente

Por si soacute a necessidade de identif icar a composiccedilatildeo mineraloacutegica

do rejeito da bauxita justif ica a realizaccedilatildeo deste trabalho tendo em vista

1 Seres que se caracterizam por habitar o sedimento aquaacutetico ou sua superfiacutecie

5

que se precisa conhecer o que estaacute sendo gerado e em que quantidade

Mas haacute ainda a possibi l idade de se encontrar uma destinaccedilatildeo alternativa

para o rejeito contribuindo assim com a diminuiccedilatildeo do volume do mate-

rial descartado

16 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

Abordaremos a seguir alguns pontos que satildeo relevantes para

trabalho Iniciando com um breve histoacuterico do alumiacutenio e a gecircnese da

bauxita com foco no nos depoacutesitos amazocircnicos Em seguida discutiremos

a importacircncia econocircmica da bauxita da alumina e do alumiacutenio no Brasil

Posteriormente falaremos da lavra e do beneficiamento na mina da Alcoa

em Juruti com a f inalidade de explicar a origem do rejei to que eacute o objeto

de estudo deste trabalho Por f im abordaremos tanque de sedimentaccedilatildeo

e a barragem de rejeito destino f inal do rejeito

161 A Bauxita

Haacute oito mil anos na Peacutersia jaacute eram produzidos vasos com um tipo

de barro contendo oacutexido de alumiacutenio Trecircs mil anos depois egiacutepcios e

babilocircnios usavam uma substacircncia contendo alumina na fabricaccedilatildeo de

cosmeacuteticos e remeacutedios (ABAL 2015) Mas ateacute entatildeo natildeo se conhecia o

metal como o conhecemos hoje

Apesar de ser o terceiro metal mais abundante do p laneta2 o alu-

miacutenio natildeo eacute encontrado puro na natureza Seu mineacuterio mais comum eacute a

bauxita que recebeu esse nome por ter sido descoberta proacutexima agrave aldeia

de Lecircs Baux na Franccedila por Pierre Berthier em 1821 (SAMPAIO AN-

DRADE E DULTRA 20O5)

Em 1854 Henry Devil le obteve pela primeira vez o alumiacutenio por

via quiacutemica e no ano seguinte expocircs um lingote do metal que chamou a

atenccedilatildeo por ser muito mais leve que o ferro Jaacute o processo de obtenccedilatildeo

do alumiacutenio por meio da reduccedilatildeo eletroliacutet ica da alumina dissolvida em

banho fundido de criolita foi desenvolvido separadamente por Paul Louis

2 O Ferro eacute o primeiro (3463 - em massa) e o Magneacutesio eacute o segundo (127 - em massa) O Alumiacutenio

responde por 109 da massa do planeta (COSTA 1996)

6

Toussaint Heacuteroult na Franccedila e Charles Mart in Hall nos Estados Unidos

simultaneamente em 1886 (SERMETAL 2015)

Esse processo f icou conhecido como Hall -Heroacuteult e foi fundamental

para a induacutestria global de alumiacutenio Apesar de ter passado por vaacuterias

atualizaccedilotildees e ter algumas variaccedilotildees os princiacutepios do meacutetodo Hall -He-

roacuteult satildeo mantidos na induacutestria ateacute os dias de hoje

O Alumiacutenio eacute o elemento metaacutelico mais abundante na Crosta Con-

tinental (813 ) 3 e o terceiro elemento mais abundante na natureza logo

apoacutes o oxigecircnio e o sil iacutecio (em massa pois em volume o elemento mais

abundante eacute o Nitrogecircnio) Devido agrave elevada af inidade com o oxigecircnio

natildeo eacute costume encontrar o alumiacutenio como substacircncia elementar mas

sim em formas combinadas tais como oacutexidos ou sil icatos (COIMBRA

2015)

O processo para obtenccedilatildeo da alumina a partir da bauxita foi desen-

volvido e patenteado por Karl Josef Bayer em 1888 e se baseia na ele-

vada solubil idade dos minerais portadores de alumiacutenio em soluccedilatildeo com

soda caacuteustica De maneira bem resumida as etapas do processo Bayer

satildeo digestatildeo separaccedilatildeo da lama vermelha cristal izaccedilatildeo do hid roacutexido

de alumiacutenio e calcinaccedilatildeo (SILVA FILHO ALVES e DA MATA 2007)

Em meacutedia 5 t de bauxita precisam ser submetidas ao ataque de

014 t de soda caacuteustica para produzir 2 t de alumina que submetida a um

processo de reduccedilatildeo que consome em cerca 13000 kW produz 1 t de

alumiacutenio (MAacuteRTIRES 2011)

Em 2013 as reservas mundiais de bauxita eram de 29 bilhotildees de

toneladas 36 bi lhotildees de toneladas 124 das quais em solo brasileiro

com grande destaque para estado do Paraacute que possui os maiores depoacute-

sitos de bauxita metaluacutergica do paiacutes (SANTANA 2014) Segundo Maacutert i-

res (2001) cinco estados brasi leiros (Satildeo Paulo Paraacute Santa Catarina

Minas Gerais e Maranhatildeo) satildeo detentores de reservas de bauxita de grau

metaluacutergico Somente no estado de Paraacute encontram -se 908 dessas

reservas que quando somadas agraves reservas de Minas Gerais perfazem

983

3 O Ferro eacute menos abundantes na Crosta destacando-se no manto e no nuacutecleo do planeta O Magneacutesio

destaca-se no Manto e tambeacutem na Crosta Oceacircnica (Costa 1996)

7

A bauxita eacute o principal mineacuterio da regiatildeo Oeste do Paraacute sendo

explotada pela Mineraccedilatildeo Rio do Norte (MRN) nas minas de Porto Trom-

betas (Oriximinaacute e Terra Santa) e pela Aluminium Company of America

(ALCOA) na mina de Juruti (Juruti) Aleacutem disso a Norsh Hydro t ambeacutem

explota bauxita na cidade de Paragominas (Nordeste do estado) e a Vo-

torantim Metais pretende instalar um complexo para extrair o mineacuterio e

produzir alumina na cidade de Rondon do Paraacute (Sudeste do estado)

Para Sampaio e Neves (2002) o termo bauxita faz alusatildeo agrave rocha

bauxito a qual pode ter as seguintes constituintes principais a boehmita

AlOOH mais comum na Europa diaacutesporo AlO(OH) mais comum na Aacutesia

e a gibbsita Al(OH)3 mais comum em regiotildees de clima Tropical como nas

Ameacutericas do Sul e Central Esses minerais satildeo conhecidos como Oxi -

hidroacutexidos de Alumiacutenio Neste trabalho eacute uti l izado o termo bauxita refe-

rindo-se ao mineacuterio de alumiacutenio

Algumas bauxitas tecircm composiccedilatildeo que se aproxima agrave da gibbsita

todavia em sua maioria formam uma mistura contendo impurezas como

siacutel ica oacutexido de ferro t itacircnio e outros elementos Como consequecircncia a

bauxita natildeo eacute considerada uma espeacutecie mineral 4

De acordo com a aplicaccedilatildeo a bauxita eacute classif ica em metaluacutergica e

natildeo-metaluacutergica (refrataacuteria) A bauxita metaluacutergica eacute aplicada na obten-

ccedilatildeo da alumina que eacute transformada em alumiacutenio A bauxita natildeo -metaluacuter-

gica eacute usada principalmente na induacutestria de refrataacuterios mas sua aplica-

ccedilatildeo se daacute ainda em abrasivos cimentos argi losos induacutestria quiacutemica an-

tiderrapante retardador de chama soldas etc (SAMPAIO e NEVES

2002) Quimicamente a diferenccedila se daacute principalmente pelo teor de oacutexido

de ferro (Fe2O3) que na bauxita metaluacutergica chega a 30 enquanto na

natildeo-metaluacutergica natildeo passa de 5 No Brasil em torno de 92 da bauxita

apresenta altos teores de ferro sendo classif icadas como metaluacutergica

(QUARESMA 2015)

4 Espeacutecie Mineral Para ter essa denominaccedilatildeo eacute necessaacuterio ter as seguintes caracteriacutesticas Estado Soacutelido composiccedilatildeo quiacutemica definida estrutura interna na forma de arranjo geomeacutetrico organizado dos aacutetomos que os constituem origem inorgacircnica e natural A bauxita natildeo atende agrave 2ordf caracteriacutestica

8

As maiores empresas na explotaccedilatildeo de bauxita no mundo satildeo Co-

malco Alcan Alcoa Rio Tinto e BHP na Austraacutelia a CVG na Guineacute e a

MRN no Brasil Os dois maiores produtores de alumiacutenio do mundo satildeo

Estados Unidos e Canadaacute mesmo nenhum deles possuindo reservas de

bauxita sendo totalmente dependentes da importaccedilatildeo do mineacuterio

(IBRAM 2011)

Aleacutem da alumina outras fases tambeacutem podem estar presentes na

bauxita tais como quartzo (SiO2) hematita (Fe2O3) anataacutesio (TiO2) e

caulinita (Al2SiO5) Dessa forma a composiccedilatildeo quiacutemica de amostras des-

tes mineacuterios se destaca por apresentar elevado teor de alumiacutenio (Al)

acompanhado por ferro (Fe) si l iacutecio (Si) e t itacircnio (Ti) Outros eleme ntos

costumam estar presentes poreacutem em quantidades menores como Caacutelcio

(Ca) Potaacutessio (K) Manganecircs (Mn) e Magneacutesio (MgO Menos abundan-

tes ocorrem ainda Boro (B) Baacuterio (Ba) Beriacutel io (Be) Cobalto (Co)

Cromo (Cr) Cobre (Cu) Liacutet io (Li) Molibdecircnio (Mo) Chumbo (Pb) Esta-

nho (Sn) Estrocircncio (Sr) Vanaacutedio (V) Iacute trio (Y) Zinco (Zn) e Zircocircnio (Zr)

como elementos traccedilos ou seja na escala de parte por milhatildeo (ppm)

(SILVA e OLIVEIRA 1992)

Um trabalho mais recente de Leonardi Ladeira e Santos (2010)

com perf is bauxiacuteticos no sudeste do Brasil (Minas Gerais e Satildeo Paulo)

inclui ainda como seus possiacuteveis componentes Pentoacutexido de Foacutesforo

(P2O5) Oacutexido de Soacutedio (Na2O) Gaacutelio (Ga) Nioacutebio (Nb) Rubiacutedio (Rb) e

Toacuterio (Th) todos em ppm

Deve-se ressaltar que haacute outros minerais com alto teor de alumiacutenio

na natureza como a alunita (KAl 3(OH)6(SO4)2 e anort i ta (CaAl2Si2O8)

(SAMPAIO ANDRADE e DUTRA 2005) poreacutem a obtenccedilatildeo de alumiacutenio

a partir desses minerais seria muito cara inviabilizando economicamente

o processo

162 Gecircnese da Bauxita Amazocircnica

A concentraccedilatildeo de elementos quiacutemicos ou minerais acima da abun-

dacircncia normal da crosta terrestre formado por processos geoloacutegicos eacute

denominada depoacutesito mineral (CAVALTI NETO e ROCHA 2010) Os de-

poacutesitos contecircm minerais de mineacuterio que no caso da bauxita eacute a alumina

9

Os depoacutesitos de bauxita da regiatildeo amazocircnica satildeo formados a partir de

processos superf iciais especif icamente em depoacutesitos residuais Esses

depoacutesitos satildeo formados por processos intempeacutericos que atuam tra nsfor-

mando ou concentrando minerais originando assim as jazidas lateriacutet icas

(BIONDI 2004)

A Concentraccedilatildeo de minerais primaacuterios ocorre pela acumulaccedilatildeo re-

lativa do mineral de interesse Eacute o caso do foacutesforo na apatita do ni oacutebio

no pirocloro e do cromo na cromita No caso da formaccedilatildeo de novos

minerais ocorre a destruiccedilatildeo do mineral primaacuterio e formaccedilatildeo de outro

mineral Como exemplo temos a hematita (ferro) anataacutesio (t itacircnio) e a

gibbsita (alumiacutenio) (GIANNINI 2000)

O intemperismo pode ser de trecircs tipos f iacutesico bioloacutegico ou quiacute-

mico O intemperismo fiacutesico causa a fragmentaccedilatildeo da rocha sem promo-

ver mudanccedilas quiacutemicas e ocorre devido a variaccedilotildees no niacutevel de pres-

sotildees que levam agrave fadiga do material O intemperismo bioloacutegico eacute cau-

sado pela accedilatildeo de vegetais a traveacutes da accedilatildeo desagregadora de aacutecido

huacutemico que eacute uma soluccedilatildeo aacutecida resultante da extraccedilatildeo de componentes

orgacircnicos do solo ou do subsolo normalmente huacutemus por soluccedilotildees

aquosas percolantes (LEMES 2014)

Jaacute os processos que levam ao intemperismo quiacutemico satildeo aqueles

que por meio de reaccedilotildees quiacutemicas resultam na decomposiccedilatildeo da estru-

tura dos minerais sendo muito importantes em regiotildees de clima tropical

uacutemido Processos quiacutemicos que atuam sobre os minerais constituintes

das rochas dissoluccedilatildeo oxidaccedilatildeo reduccedilatildeo oxirreduccedilatildeo hidrataccedilatildeo l ixi-

viaccedilatildeo e troca de iacuteons Os fatores envolvidos satildeo faci l idade de acesso

da aacutegua e do ar no material rochoso reatividade do maciccedilo rochoso em

relaccedilatildeo agrave aacutegua grau de agressividade da aacutegua e tempo (LEMES 2014)

Somente o intemperismo quiacutemico eacute capaz de concentrar metais

Ele ocorre porque todos os principais minerais em rochas iacutegneas e me-

tamoacuterf icas e alguns minerais de rochas sedimentares satildeo instaacuteveis na

superfiacutecie da Terra Esses minerais se alteram para novos minerais

estaacuteveis os mais comuns satildeo os argilo -minerais principalmente cauli-

nita montmori l lonita e il ita Satildeo acompanhados por vaacuterios oacutexidos e hi-

10

droacutexidos part icularmente aqueles de ferro alumiacutenio e t i tacircnio Isso ex-

plica a presenccedila desses elementos na baux ita e tambeacutem no seu rejeito

(GIANNINI 2000)

A bauxita se forma em regiotildees tropicais e subtropicais por accedilatildeo

do intemperismo quiacutemico sobre rochas aluminossil icaacutet icas Apesar de ser

frequentemente descrita como um mineacuterio de alumiacutenio a bauxita natildeo eacute

uma espeacutecie mineral propriamente dita mas um material heterogecircneo

formado de uma mistura de hidroacutexidos de alumiacutenio hidratados

([AlOx(OH)3-2x] 0ltxlt1) contendo impurezas A proporccedilatildeo de gibbsita

boehmita e diaacutesporo varia dependendo da localizaccedilatildeo geograacutefica do mi-

neacuterio (JESUS 2011) No Brasil a gibbisita eacute o mineral mais comum na

bauxita

O mineral fonte da gibbsita eacute o feldspato potaacutessio que sob a accedilatildeo

da aacutegua e do aacutecido carbocircnico (ambos geralmente oriundos das chuvas)

reage formando a caulinita o bicarbonato a siacutel ica e l iberando iacuteons de

potaacutessio conforme descrito na equaccedilatildeo abaixo

2KAlSi3O8(s) + 2H2CO3(aq) + H2O = Al2Si2O5(OH)4(s) + 2K+(aq) + K-Feldspato Aacutecido Carbono Aacutegua Caul in i ta Iacuteons Potaacutessio

2HCO3-(aq) + 4SiO2(aq) (i) Bicarbonato Siacute l ica

O Alumiacutenio nessa reaccedilatildeo f ica retido nos minerais argilosos residu-

ais e oacutexidos A extraccedilatildeo de alumiacutenio de si l icatos eacute economicamente pro-

ibit iva entretanto em climas tropicais como na Amazocircnia paraense a

grande disponibi l idade de aacutegua permite o desenvolvimento intenso do

intemperismo quiacutemico de tal forma que a siacutel ica eacute removida da caulinita

e um hidroacutexido de alumiacutenio permanece como resiacuteduo Por isso o depoacutesito

eacute denominado residual (BIONDI 2004)

Se parte da massa da rocha original eacute perdida em soluccedilatildeo durante

o intemperismo a concentraccedilatildeo de Alumiacutenio aumenta ateacute que quantida-

des econocircmicas sejam ating idas no resiacuteduo Dessa forma a caulinita

reagindo com a aacutegua forma a gibbsita e o oacutexido de si l iacutecio conforme re-

presentado na equaccedilatildeo abaixo

11

Al2Si2O5(OH)4(s) + H2O = 2Al(OH)3(s) + 2SiO2(aq) ( i i) Caul ini ta Aacutegua Gibbs i ta Oacutexido de Si l iacutec io

Na praacutetica o produto f inal do intemperismo natildeo eacute o hidroacutexido puro

mas uma mistura de oacutexidos e hidroacutexidos de alumiacutenio com composiccedilatildeo

meacutedia de Al(OH)3 que eacute a Gibbsita (BIONDI 2004) As quantidades das

principais impurezas presentes na bauxita variam com a regiatildeo de ori-

gem causando alteraccedilotildees no aspecto f iacutesico do mineacuterio que pode variar

de um soacutelido marrom-escuro ferruginoso ateacute um soacutelido de cor creme

duro e cristal ino (CONSTANTINO et al 2002)

163 Importacircncia Econocircmica da Bauxita no Brasil

De acordo com Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas de Pesquisa

Mineral (ABPM) os maiores produtores mundiais de bauxita satildeo Austraacute-

lia Indoneacutesia China e Brasil com 30 19 15 e 13 respectiva-

mente do total anual de 260 milhotildees de toneladas (ABPM 2014)

Em 2013 o Brasil produziu 338 milhotildees de toneladas Desse total

a distribuiccedilatildeo por empresa estaacute representada na tabela 01

Tabela 01 Produccedilatildeo Brasileira de Bauxita por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

MRN 173 512 Norsk Hydro 75 222 Alcoa 55 163 VotorantimmdashCBA 29 86 Outras 06 17 TOTAL 338 1000

Fonte ABAL 2014

Vale ressaltar que os dados de produccedilatildeo de bauxita atendem ao

criteacuterio base uacutemida Isso tem a f inal idade de tornaacute-los comparaacuteveis aos

divulgados por vaacuterias fontes Especif icamente no ano de 2013 o teor

meacutedio de umidade da bauxita foi da ordem de 12

Os nuacutemeros de 2013 apontam que a produccedilatildeo nacional de bauxita

apresentou uma leve queda de 18 em relaccedilatildeo ao ano anterior A esta-

bil idade da produccedilatildeo pode ser explicada pela demanda constante e ao

12

custo de energia eleacutetrica tendo em vista que o setor eacute um grande con-

sumidor de energia eleacutetr ica para a produccedilatildeo de alumiacutenio primaacuterio (SAN-

TANA 2014)

O estado do Paraacute continuou sendo o maior produtor nacional do

mineacuterio em 2013 com mais de 29 milhotildees de toneladas de bauxita pro-

duzidas o que representa um percentual de 865 da produccedilatildeo brasi-

leira (SANTANA 2014) Os trecircs municiacutepios paraenses que produziram o

mineacuterio naquele ano foram Oriximinaacute (MRN) Paragominas (Norsk Hydro -

Mineraccedilatildeo Paragominas) e Jurut i (Alcoa)

A part ir de 2014 o projeto Trombetas da Mineraccedilatildeo Rio do Norte

situado no municiacutepio de Oriximinaacute passou a lavrar bauxita em minas

localizadas no municiacutepio de Terra Santa - PA mas o beneficiamento con-

tinua ocorrendo em Porto Trombetas elevando para quatro o nuacutemero de

municiacutepios produtores de mineacuterio de alumiacutenio no Paraacute

Aleacutem do Paraacute a bauxita eacute lavrada em Minas Gerais Satildeo Paulo

Santa Catarina Goiaacutes e Espiacuterito Santo Os 20 municiacutepios produtores de

bauxita nesses 6 estados estatildeo na tabela 02

Tabela 02

Ord Municipio UF CFEM(R$)

01 Paragominas PA 2899298704 02 Oriximinaacute PA 2659403701 03 Terra Santa PA 1547752217 04 Juruti PA 1361088670 05 Satildeo Sebastiatildeo da Vargem Alegre MG 185888440 06 Divinolacircndia SP 59038496 07 Miraiacute MG 43356891 08 Barro Alto GO 34995187 09 Santa Baacuterbara MG 16018373 10 Santa Rita do Novo Destino GO 30831728 11 Poccedilos de Caldas MG 34662671 12 Lavrinhas SP 25233345 13 Correia Pinto SC 14077688 14 Caldas MG 13119314 15 Andradas MG 4217475 16 Itamarati de Minas MG 1251590 17 Senador Amaral MG 1145099 18 Rosaacuterio da Limeira MG 170651 19 Paracatu MG 25872 20 Afonso Claacuteudio ES 12196

TOTAL Fonte DNPM 2016

13

De acordo com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral

(DNPM) em 2015 a mineraccedilatildeo paraense de bauxita recolheu CFEM no

valor de R$ 8467543292 Desse montante Jurut i contribuiu com R$

1361088670 equivalente a 16 do total Levando-se em consideraccedilatildeo

que 65 do valor recolhido satildeo repassados diretamente para o municiacutepio

produtor Jurut i fez jus a R$ 884707635 em 2015 meacutedia de R$

73725636 ao mecircs

Do total da bauxita comercial cerca de 90 eacute usada para a produ-

ccedilatildeo metaluacutergica da cadeia do alumiacutenio (alumina e alumiacutenio primaacuterio) e

o restante 10 usadas para outros f ins como refrataacuterio abrasivo ci-

mentos argilosos velas de igniccedilatildeo quiacutemica (sulfato de alumiacutenio) e ou-

tros (QUARESMA 2015) No Brasil esse percentual chega a 95

A produccedilatildeo nacional de Alumina em 2013 foi de 994Mt distribuiacuteda

em 6 grandes empresas AlunorteNorsk Hydro (Barcarena - PA) Alcoa

(Satildeo Luiacutes - MA e Poccedilos de Caldas - MG) BHP Bill iton (Satildeo Luiacutes - MA)

VotorantimCBA (Alumiacutenio - SP) Alcan (Satildeo Luiacutes - MA) e Hindalco (Ouro

Preto - MG) A produccedilatildeo eacute vista na tabela 03

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

AlunorteNorsk Hydro 5377 541 Alcoa 2186 220 BHP Billiton 1239 124 Votorantim-CBA 0792 80 Outras (Alcan e Hindalco) 0347 35 TOTAL 9941 1000

Fonte ABAL 2015

O estado do Paraacute com a AlunorteNorsk Hydro tambeacutem lidera o

Ranking na produccedilatildeo de Alumina com 541 sendo que empresa locali-

zada em Barcarena recebe bauxita da Norsk Hydro e tambeacutem da MRN

Jaacute a bauxita de Juruti eacute levada para Satildeo Luiacutes no Maranhatildeo estado

que natildeo possui mina de bauxita mas responde por 344 da produccedilatildeo

de alumina no complexo Alumar das empresas Alcoa e BHP Bill iton

Jaacute a Votorantim-CBA localizada em no estado de Satildeo Paulo res-

ponde por 8 da alumina brasileira enquanto Alcan e Hindalco em Minas

Gerais produzem 35 Isso se deve ao fato de a maioria da bauxita de

14

Minas Gerais ser do tipo refrataacuteria o mesmo ocorrendo em Santa Cata-

rina e Goiaacutes esses uacutelt imos que natildeo produzem alumina

Apenas cinco empresas produzem alumiacutenio primaacuterio no paiacutes Voto-

rantim-CBA (Alumiacutenio - SP) Albras (Barcarena - PA) Alumar (Satildeo Luiacutes

- MA) Alcoa (Poccedilos de Caldas - MG) e Novelis (Ouro Preto - MG) A

unidade de reduccedilatildeo do consoacutercio Alumar tem como principais acionistas

as empresas Alcoa Alumiacutenio SA e BHP Bil l iton Metais SA A dis tribui-

ccedilatildeo da produccedilatildeo de alumiacutenio por empresa estaacute na tabela 04

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (1000t) Participaccedilatildeo ()

Votorantim-CBA 4133 317 Albras 4055 311 Alumar 3651 280 Alcoa 782 60 Novelis 417 32 TOTAL 13038 1000

Fonte ABAL 2015

Como grande parte da alumina produzida no Paraacute e no Maranhatildeo

satildeo exportadas estes satildeo o segundo e o terceiro estado na produccedilatildeo de

alumiacutenio respectivamente sendo Satildeo Paulo o maior produtor do Brasil

Natildeo por acaso a Votorantim-CBA estaacute localizada na cidade de Alumiacutenio

- SP

164 A Lavra da Bauxita em Juruti - PA

Para se entender como ocorre a lavra eacute necessaacuterio conhecer o

perf i l do corpo mineral izado da mina A bauxita em Jurut i estaacute localizada

numa profundidade de 25m a 185m sendo um corpo mineral de origem

sedimentar que tem no maacuteximo 6m de espessura O perf i l l i toloacutegico da

mina de Jurut i eacute apresentado na f igura 01

15

Figura 01 Perf i l L i to loacutegico da Mina de Jurut i Fonte ALCOA apud AMARAL 2015

O horizonte abaixo do solo orgacircnico eacute argi loso de coloraccedilatildeo ama-

relada denominada argila belterra formada basicamente por caulinita e

gibbsita Trata-se de uma camada altamente porosa e permeaacutevel apesar

de se argi losa Sua espessura pode variar de 1 a ateacute 12 m (ALCOA apud

AMARAL 2015)

A camada de bauxita nodular eacute formada por estruturas na forma de

noacutedulos com tamanhos entre 05 e 2 cm presos em uma matriz argi losa

similar agrave da cobertura Os noacutedulos podem ser mais aluminosos ou mais

ferruginosos dependendo da altura em que se localiza no perf i l Quanto

maior a profundidade mais ferruginosos eles seratildeo Estatildeo sendo reali-

zados estudos para procurar meacutetodos de concentraccedilatildeo que viabil izem

seu aproveitamento econocircmico A espessura desta camada pode chegar

a 3 m (BRELAZ 2013)

O horizonte seguinte eacute de laterita tambeacutem denominada bauxita fer-

ruginosa onde o elevado teor de fer ro confere uma coloraccedilatildeo escura

Apresenta noacutedulos maiores que podem formar grandes agregados

quando cimentados por oacutexidos de ferro A espessura desta camada eacute

bastante variaacutevel podendo ter de alguns centiacutemetros a 3m (SOUZA

2014)

Na camada de bauxita maciccedila eacute onde ocorre a maior concentraccedilatildeo

16

de gibbsita Haacute tambeacutem a presenccedila tanto de oacutexidos de ferro como de

caulinita mas em uma proporccedilatildeo muito menor Quartzo pode ser encon-

trado mais proacuteximo da zona ferruginosa O topo desta camada eacute mais

massivo e conteacutem pouca argi la Agrave medida que aumenta a profundidade

a camada deixa de ser massiva e passa a se apresentar em blocos com

preenchimento de argi la entre eles Esta camada varia de 35 a 6m

(SOUZA 2014)

No horizonte inferior tem-se a presenccedila de material argi loso e

ainda gibbsita e jaacute natildeo possui importacircncia econocircmica denominado argi la

variegada

A lavra de bauxita em Jurut i eacute feita de modo tradicional a ceacuteu

aberto com a recuperaccedilatildeo da aacuterea sendo feita contemporaneamente com

a extraccedilatildeo do mineacuterio meacutetodo conhecido como lavra em tiras ou strip

mining Nesse meacutetodo a lavra progride por meio de uma seacuterie de corte s

paralelos na forma de trincheiras profundas denominadas de tiras

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material O pro-

cesso eacute realizado esquematicamente conforme a f igura 02

Figura 02 Esquema da lavra strip mining Fonte Souza 2014

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material Na f igura

03 eacute possiacutevel ver uma tira pronta para ser lavrada

17

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada Fonte BRELAZ 2013

A lavra da mina de Jurut i tem a seguinte sequecircncia

a supressatildeo vegetal

b remoccedilatildeo do solo orgacircnico

c decapeamento

d desmonte mecacircnico

e carregamento e

f transporte

Atualmente a exploraccedilatildeo da bauxita em Jurut i acontece em quatro

frentes de lavra todas no platocirc Capiranga Todo mineacuterio vindo das dife-

rentes frentes de lavra passa pelo processo de blendagem isso acontece

devido variaccedilotildees de teores de cada tira

A supressatildeo vegetal consiste no desmatamento de uma aacuterea e em

seguida carregamento a vegetaccedilatildeo destinando-a para sua util izaccedilatildeo f inal

de acordo com as normas ambientais Na mina de juruti a supressatildeo

vegetal eacute realizada por empresas terceir izadas Realiza -se previamente

o afugentamento e captura da fauna e posteriormente o manejo da f lora

para o ref lorestamento da aacuterea minerada

Esta atividade eacute realizada com operadores de moto serra que satildeo

encarregados de cortar arvores de meacutedio e grande porte (Diacircmetro na

Altura do Peito gt 80 cm) e executar o retalhamento das mesmas trans-

formando-as em toras Na f igura 04 eacute possiacutevel verif icar o trabalho dos

operadores de motosserra

18

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras

Fonte AMARAL 2015

Em seguida satildeo ut il izados tratores de es teiras D61 da Komatsu

(f igura 05) para a l impeza da aacuterea desmatada e escavadeiras que auxi-

l iam no carregamento da galhada em caminhotildees que transportam este

material para os depoacutesitos de esteacuteri l que satildeo locais estrateacutegico s de re-

conformaccedilatildeo de aacutereas degradadas com a atividade de lavra

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6

Fonte SOUZA 2014

Na mina de Juruti as galhadas satildeo depositadas no fundo das cavas

para auxiliar na revegetaccedilatildeo de aacutereas jaacute lavradas Jaacute as toras de madei-

ras satildeo transportadas usando-se carregadeiras de rodas WA200 Koma-

tsu e caminhatildeo madeireiro 2423 da Mercedes Bens para serem estoca-

das e direcionadas para o processo f inal junto aos oacutergatildeos competentes

A etapa de Remoccedilatildeo do solo orgacircnico compreende a retirada da

primeira camada do solo de coloraccedilatildeo escura com uma espessura apro-

ximada de 30 cm rica em nutrientes Util iza -se escavadeiras PC400 e

19

caminhotildees basculantes Scania P420 A f igura 06 mostra o momento do

carregamento do caminhatildeo

Figura 06 Carregamento do Topsoil

Fonte AMARAL 2015

O topsoil removido eacute transportado para cima do esteacuteril que foi re-

movido da t ira que jaacute foi lavrada para reconformaccedilatildeo da aacuterea degradada

com o objet ivo de que este solo orgacircnico (r ico em nutriente e contendo

sementes de aacutervores nativas raiacutezes galhos troncos e etc) recomponha

o solo e as aacutervores nativas cresccedilam novamente fazendo um ref loresta-

mento natural meacutetodo chamado de ldquomatildeo de Deusrdquo

Na f igura 07 foi destacado a camada de solo orgacircnico que foi de-

volvido para a aacuterea jaacute minerada Eacute possiacutevel perceber ainda que jaacute haacute

vegetaccedilatildeo oriunda do ref lorestamento natural

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil

Fonte SOUZA 2014

O decapeamento compreende a remoccedilatildeo da camada de esteacuteril que

varia entre 10 e 12 m de espessura A remoccedilatildeo do esteacuteri l eacute feita pela

20

empresa terceirizada UampM para isso ela conta com 04 tratores de estei-

ras TE D11 TCD (para decapeamento das tiras) com capacidade de re-

mover ateacute 44 msup3 de argila por laminada 01 trator de esteiras TE D9 T 01

trator de esteiras TE D6R (para reconformaccedilatildeo do esteacuteri l e apoio) 01

escavadeira EH 365 D com capacidade de movimentar ateacute 45 msup3 por

ciclo 01 escavadeira EH 349D com capacidade de movimentar ateacute 31

msup3 por ciclo (todas da CATERPILLAR) 07 caminhotildees basculante 4844

da Mercedes Bens com capacidade de transportar ateacute 17 msup3 por ciclo

01 moto niveladora para apoio 01 caminhatildeo comboio para abasteci-

mento dos equipamentos e 01 caminhatildeo pipa para umectaccedilatildeo das vias

(AMARAL 2015)

A liberaccedilatildeo do mineacuterio soacute acontece apoacutes a remoccedilatildeo da camada de

laterita Toda laterita removida eacute empurrada para aacuterea de bota fora e

tambeacutem util izada na construccedilatildeo conformaccedilatildeo e manutenccedilatildeo de vias de

acessos principais e intermediaacuterios que servem de traacutefego para maqui-

nas caminhotildees e caminhonetes A maior parte do esteacuteril eacute removida com

a lacircmina dos tratores processo esse que pode ser visto na f igura 0 8

Figura 08 Decapeamento com TE D11

Fonte AMARAL 2015

O desmonte da camada de bauxita eacute realizado no meacutetodo mecacircnico

tambeacutem com tratores TE D11 com auxil io um dispositivo em forma de

gancho denominado ldquo ripperrdquo que f ica acoplado na parte traseira do equi-

pamento que em contato com a rocha eacute capaz fragmentaacute-la Esse pro-

cesso eacute conhecido como escarif icaccedilatildeo A etapa de desmonte do mineacuterio

21

gera matacotildees que devem atender ao topsize (tamanho da capacidade

do britador) da planta que corresponde no a 12 m A f igura 09 mostra

um ripper f incado no mineacuterio realizando a escarif icaccedilatildeo

Figura 09 Escar if icaccedilatildeo com TE D11

Fonte AMARAL 2015

A tira em geral mede 200 m de comprimento e 25 m de largura e eacute

constituiacuteda de uma soacute bancada contendo de 07 ou 08 blocos (25 m X 25

m) As tiras possuem um padratildeo de nomenclatura na ordem alfabeacutetica

que vai de A a Z que satildeo demarcadas pela topografia no local com es-

taqueamento e bandeirolas numeradas

O carregamento e o transporte de mineacuterios satildeo feitos pela empresa

terceir izada O carregamento eacute feito por escavadeiras hidraacuteulicas EH

349D da caterpil lar que possui uma concha com capacidade de carregar

ateacute 31 msup3 de material uma lanccedila que juntamente com o braccedilo podem

alcanccedilar ateacute 6m de profundidade esteiras que lhe permite trafegar em

terrenos de d if iacuteceis acessos giro de 360ordm horaacuterio e anti -horaacuterio Eacute um

equipamento de porte meacutedio e tem capacidade de produzir ateacute 350 th

A f igura 10 mostra a escavadeira sobre a camada de mineacuterio realizando

o carregando no mesmo niacutevel do caminhatildeo o qual eacute visto jaacute cheio na

f igura 11

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

ABAL Associaccedilatildeo Brasileira do Alumiacutenio Histoacuteria do Alumiacutenio Disponiacutevel em

lthttpwwwabalorgbraluminiohistoria-do-aluminiogt Acesso em 14 mai 2015

ABPM Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas e Pesquisa Mineral BAUXITA Dispo-

niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

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rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

Propriedades para Futuras Aplicaccedilotildees In International Workshop Advances in

Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

5

que se precisa conhecer o que estaacute sendo gerado e em que quantidade

Mas haacute ainda a possibi l idade de se encontrar uma destinaccedilatildeo alternativa

para o rejeito contribuindo assim com a diminuiccedilatildeo do volume do mate-

rial descartado

16 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

Abordaremos a seguir alguns pontos que satildeo relevantes para

trabalho Iniciando com um breve histoacuterico do alumiacutenio e a gecircnese da

bauxita com foco no nos depoacutesitos amazocircnicos Em seguida discutiremos

a importacircncia econocircmica da bauxita da alumina e do alumiacutenio no Brasil

Posteriormente falaremos da lavra e do beneficiamento na mina da Alcoa

em Juruti com a f inalidade de explicar a origem do rejei to que eacute o objeto

de estudo deste trabalho Por f im abordaremos tanque de sedimentaccedilatildeo

e a barragem de rejeito destino f inal do rejeito

161 A Bauxita

Haacute oito mil anos na Peacutersia jaacute eram produzidos vasos com um tipo

de barro contendo oacutexido de alumiacutenio Trecircs mil anos depois egiacutepcios e

babilocircnios usavam uma substacircncia contendo alumina na fabricaccedilatildeo de

cosmeacuteticos e remeacutedios (ABAL 2015) Mas ateacute entatildeo natildeo se conhecia o

metal como o conhecemos hoje

Apesar de ser o terceiro metal mais abundante do p laneta2 o alu-

miacutenio natildeo eacute encontrado puro na natureza Seu mineacuterio mais comum eacute a

bauxita que recebeu esse nome por ter sido descoberta proacutexima agrave aldeia

de Lecircs Baux na Franccedila por Pierre Berthier em 1821 (SAMPAIO AN-

DRADE E DULTRA 20O5)

Em 1854 Henry Devil le obteve pela primeira vez o alumiacutenio por

via quiacutemica e no ano seguinte expocircs um lingote do metal que chamou a

atenccedilatildeo por ser muito mais leve que o ferro Jaacute o processo de obtenccedilatildeo

do alumiacutenio por meio da reduccedilatildeo eletroliacutet ica da alumina dissolvida em

banho fundido de criolita foi desenvolvido separadamente por Paul Louis

2 O Ferro eacute o primeiro (3463 - em massa) e o Magneacutesio eacute o segundo (127 - em massa) O Alumiacutenio

responde por 109 da massa do planeta (COSTA 1996)

6

Toussaint Heacuteroult na Franccedila e Charles Mart in Hall nos Estados Unidos

simultaneamente em 1886 (SERMETAL 2015)

Esse processo f icou conhecido como Hall -Heroacuteult e foi fundamental

para a induacutestria global de alumiacutenio Apesar de ter passado por vaacuterias

atualizaccedilotildees e ter algumas variaccedilotildees os princiacutepios do meacutetodo Hall -He-

roacuteult satildeo mantidos na induacutestria ateacute os dias de hoje

O Alumiacutenio eacute o elemento metaacutelico mais abundante na Crosta Con-

tinental (813 ) 3 e o terceiro elemento mais abundante na natureza logo

apoacutes o oxigecircnio e o sil iacutecio (em massa pois em volume o elemento mais

abundante eacute o Nitrogecircnio) Devido agrave elevada af inidade com o oxigecircnio

natildeo eacute costume encontrar o alumiacutenio como substacircncia elementar mas

sim em formas combinadas tais como oacutexidos ou sil icatos (COIMBRA

2015)

O processo para obtenccedilatildeo da alumina a partir da bauxita foi desen-

volvido e patenteado por Karl Josef Bayer em 1888 e se baseia na ele-

vada solubil idade dos minerais portadores de alumiacutenio em soluccedilatildeo com

soda caacuteustica De maneira bem resumida as etapas do processo Bayer

satildeo digestatildeo separaccedilatildeo da lama vermelha cristal izaccedilatildeo do hid roacutexido

de alumiacutenio e calcinaccedilatildeo (SILVA FILHO ALVES e DA MATA 2007)

Em meacutedia 5 t de bauxita precisam ser submetidas ao ataque de

014 t de soda caacuteustica para produzir 2 t de alumina que submetida a um

processo de reduccedilatildeo que consome em cerca 13000 kW produz 1 t de

alumiacutenio (MAacuteRTIRES 2011)

Em 2013 as reservas mundiais de bauxita eram de 29 bilhotildees de

toneladas 36 bi lhotildees de toneladas 124 das quais em solo brasileiro

com grande destaque para estado do Paraacute que possui os maiores depoacute-

sitos de bauxita metaluacutergica do paiacutes (SANTANA 2014) Segundo Maacutert i-

res (2001) cinco estados brasi leiros (Satildeo Paulo Paraacute Santa Catarina

Minas Gerais e Maranhatildeo) satildeo detentores de reservas de bauxita de grau

metaluacutergico Somente no estado de Paraacute encontram -se 908 dessas

reservas que quando somadas agraves reservas de Minas Gerais perfazem

983

3 O Ferro eacute menos abundantes na Crosta destacando-se no manto e no nuacutecleo do planeta O Magneacutesio

destaca-se no Manto e tambeacutem na Crosta Oceacircnica (Costa 1996)

7

A bauxita eacute o principal mineacuterio da regiatildeo Oeste do Paraacute sendo

explotada pela Mineraccedilatildeo Rio do Norte (MRN) nas minas de Porto Trom-

betas (Oriximinaacute e Terra Santa) e pela Aluminium Company of America

(ALCOA) na mina de Juruti (Juruti) Aleacutem disso a Norsh Hydro t ambeacutem

explota bauxita na cidade de Paragominas (Nordeste do estado) e a Vo-

torantim Metais pretende instalar um complexo para extrair o mineacuterio e

produzir alumina na cidade de Rondon do Paraacute (Sudeste do estado)

Para Sampaio e Neves (2002) o termo bauxita faz alusatildeo agrave rocha

bauxito a qual pode ter as seguintes constituintes principais a boehmita

AlOOH mais comum na Europa diaacutesporo AlO(OH) mais comum na Aacutesia

e a gibbsita Al(OH)3 mais comum em regiotildees de clima Tropical como nas

Ameacutericas do Sul e Central Esses minerais satildeo conhecidos como Oxi -

hidroacutexidos de Alumiacutenio Neste trabalho eacute uti l izado o termo bauxita refe-

rindo-se ao mineacuterio de alumiacutenio

Algumas bauxitas tecircm composiccedilatildeo que se aproxima agrave da gibbsita

todavia em sua maioria formam uma mistura contendo impurezas como

siacutel ica oacutexido de ferro t itacircnio e outros elementos Como consequecircncia a

bauxita natildeo eacute considerada uma espeacutecie mineral 4

De acordo com a aplicaccedilatildeo a bauxita eacute classif ica em metaluacutergica e

natildeo-metaluacutergica (refrataacuteria) A bauxita metaluacutergica eacute aplicada na obten-

ccedilatildeo da alumina que eacute transformada em alumiacutenio A bauxita natildeo -metaluacuter-

gica eacute usada principalmente na induacutestria de refrataacuterios mas sua aplica-

ccedilatildeo se daacute ainda em abrasivos cimentos argi losos induacutestria quiacutemica an-

tiderrapante retardador de chama soldas etc (SAMPAIO e NEVES

2002) Quimicamente a diferenccedila se daacute principalmente pelo teor de oacutexido

de ferro (Fe2O3) que na bauxita metaluacutergica chega a 30 enquanto na

natildeo-metaluacutergica natildeo passa de 5 No Brasil em torno de 92 da bauxita

apresenta altos teores de ferro sendo classif icadas como metaluacutergica

(QUARESMA 2015)

4 Espeacutecie Mineral Para ter essa denominaccedilatildeo eacute necessaacuterio ter as seguintes caracteriacutesticas Estado Soacutelido composiccedilatildeo quiacutemica definida estrutura interna na forma de arranjo geomeacutetrico organizado dos aacutetomos que os constituem origem inorgacircnica e natural A bauxita natildeo atende agrave 2ordf caracteriacutestica

8

As maiores empresas na explotaccedilatildeo de bauxita no mundo satildeo Co-

malco Alcan Alcoa Rio Tinto e BHP na Austraacutelia a CVG na Guineacute e a

MRN no Brasil Os dois maiores produtores de alumiacutenio do mundo satildeo

Estados Unidos e Canadaacute mesmo nenhum deles possuindo reservas de

bauxita sendo totalmente dependentes da importaccedilatildeo do mineacuterio

(IBRAM 2011)

Aleacutem da alumina outras fases tambeacutem podem estar presentes na

bauxita tais como quartzo (SiO2) hematita (Fe2O3) anataacutesio (TiO2) e

caulinita (Al2SiO5) Dessa forma a composiccedilatildeo quiacutemica de amostras des-

tes mineacuterios se destaca por apresentar elevado teor de alumiacutenio (Al)

acompanhado por ferro (Fe) si l iacutecio (Si) e t itacircnio (Ti) Outros eleme ntos

costumam estar presentes poreacutem em quantidades menores como Caacutelcio

(Ca) Potaacutessio (K) Manganecircs (Mn) e Magneacutesio (MgO Menos abundan-

tes ocorrem ainda Boro (B) Baacuterio (Ba) Beriacutel io (Be) Cobalto (Co)

Cromo (Cr) Cobre (Cu) Liacutet io (Li) Molibdecircnio (Mo) Chumbo (Pb) Esta-

nho (Sn) Estrocircncio (Sr) Vanaacutedio (V) Iacute trio (Y) Zinco (Zn) e Zircocircnio (Zr)

como elementos traccedilos ou seja na escala de parte por milhatildeo (ppm)

(SILVA e OLIVEIRA 1992)

Um trabalho mais recente de Leonardi Ladeira e Santos (2010)

com perf is bauxiacuteticos no sudeste do Brasil (Minas Gerais e Satildeo Paulo)

inclui ainda como seus possiacuteveis componentes Pentoacutexido de Foacutesforo

(P2O5) Oacutexido de Soacutedio (Na2O) Gaacutelio (Ga) Nioacutebio (Nb) Rubiacutedio (Rb) e

Toacuterio (Th) todos em ppm

Deve-se ressaltar que haacute outros minerais com alto teor de alumiacutenio

na natureza como a alunita (KAl 3(OH)6(SO4)2 e anort i ta (CaAl2Si2O8)

(SAMPAIO ANDRADE e DUTRA 2005) poreacutem a obtenccedilatildeo de alumiacutenio

a partir desses minerais seria muito cara inviabilizando economicamente

o processo

162 Gecircnese da Bauxita Amazocircnica

A concentraccedilatildeo de elementos quiacutemicos ou minerais acima da abun-

dacircncia normal da crosta terrestre formado por processos geoloacutegicos eacute

denominada depoacutesito mineral (CAVALTI NETO e ROCHA 2010) Os de-

poacutesitos contecircm minerais de mineacuterio que no caso da bauxita eacute a alumina

9

Os depoacutesitos de bauxita da regiatildeo amazocircnica satildeo formados a partir de

processos superf iciais especif icamente em depoacutesitos residuais Esses

depoacutesitos satildeo formados por processos intempeacutericos que atuam tra nsfor-

mando ou concentrando minerais originando assim as jazidas lateriacutet icas

(BIONDI 2004)

A Concentraccedilatildeo de minerais primaacuterios ocorre pela acumulaccedilatildeo re-

lativa do mineral de interesse Eacute o caso do foacutesforo na apatita do ni oacutebio

no pirocloro e do cromo na cromita No caso da formaccedilatildeo de novos

minerais ocorre a destruiccedilatildeo do mineral primaacuterio e formaccedilatildeo de outro

mineral Como exemplo temos a hematita (ferro) anataacutesio (t itacircnio) e a

gibbsita (alumiacutenio) (GIANNINI 2000)

O intemperismo pode ser de trecircs tipos f iacutesico bioloacutegico ou quiacute-

mico O intemperismo fiacutesico causa a fragmentaccedilatildeo da rocha sem promo-

ver mudanccedilas quiacutemicas e ocorre devido a variaccedilotildees no niacutevel de pres-

sotildees que levam agrave fadiga do material O intemperismo bioloacutegico eacute cau-

sado pela accedilatildeo de vegetais a traveacutes da accedilatildeo desagregadora de aacutecido

huacutemico que eacute uma soluccedilatildeo aacutecida resultante da extraccedilatildeo de componentes

orgacircnicos do solo ou do subsolo normalmente huacutemus por soluccedilotildees

aquosas percolantes (LEMES 2014)

Jaacute os processos que levam ao intemperismo quiacutemico satildeo aqueles

que por meio de reaccedilotildees quiacutemicas resultam na decomposiccedilatildeo da estru-

tura dos minerais sendo muito importantes em regiotildees de clima tropical

uacutemido Processos quiacutemicos que atuam sobre os minerais constituintes

das rochas dissoluccedilatildeo oxidaccedilatildeo reduccedilatildeo oxirreduccedilatildeo hidrataccedilatildeo l ixi-

viaccedilatildeo e troca de iacuteons Os fatores envolvidos satildeo faci l idade de acesso

da aacutegua e do ar no material rochoso reatividade do maciccedilo rochoso em

relaccedilatildeo agrave aacutegua grau de agressividade da aacutegua e tempo (LEMES 2014)

Somente o intemperismo quiacutemico eacute capaz de concentrar metais

Ele ocorre porque todos os principais minerais em rochas iacutegneas e me-

tamoacuterf icas e alguns minerais de rochas sedimentares satildeo instaacuteveis na

superfiacutecie da Terra Esses minerais se alteram para novos minerais

estaacuteveis os mais comuns satildeo os argilo -minerais principalmente cauli-

nita montmori l lonita e il ita Satildeo acompanhados por vaacuterios oacutexidos e hi-

10

droacutexidos part icularmente aqueles de ferro alumiacutenio e t i tacircnio Isso ex-

plica a presenccedila desses elementos na baux ita e tambeacutem no seu rejeito

(GIANNINI 2000)

A bauxita se forma em regiotildees tropicais e subtropicais por accedilatildeo

do intemperismo quiacutemico sobre rochas aluminossil icaacutet icas Apesar de ser

frequentemente descrita como um mineacuterio de alumiacutenio a bauxita natildeo eacute

uma espeacutecie mineral propriamente dita mas um material heterogecircneo

formado de uma mistura de hidroacutexidos de alumiacutenio hidratados

([AlOx(OH)3-2x] 0ltxlt1) contendo impurezas A proporccedilatildeo de gibbsita

boehmita e diaacutesporo varia dependendo da localizaccedilatildeo geograacutefica do mi-

neacuterio (JESUS 2011) No Brasil a gibbisita eacute o mineral mais comum na

bauxita

O mineral fonte da gibbsita eacute o feldspato potaacutessio que sob a accedilatildeo

da aacutegua e do aacutecido carbocircnico (ambos geralmente oriundos das chuvas)

reage formando a caulinita o bicarbonato a siacutel ica e l iberando iacuteons de

potaacutessio conforme descrito na equaccedilatildeo abaixo

2KAlSi3O8(s) + 2H2CO3(aq) + H2O = Al2Si2O5(OH)4(s) + 2K+(aq) + K-Feldspato Aacutecido Carbono Aacutegua Caul in i ta Iacuteons Potaacutessio

2HCO3-(aq) + 4SiO2(aq) (i) Bicarbonato Siacute l ica

O Alumiacutenio nessa reaccedilatildeo f ica retido nos minerais argilosos residu-

ais e oacutexidos A extraccedilatildeo de alumiacutenio de si l icatos eacute economicamente pro-

ibit iva entretanto em climas tropicais como na Amazocircnia paraense a

grande disponibi l idade de aacutegua permite o desenvolvimento intenso do

intemperismo quiacutemico de tal forma que a siacutel ica eacute removida da caulinita

e um hidroacutexido de alumiacutenio permanece como resiacuteduo Por isso o depoacutesito

eacute denominado residual (BIONDI 2004)

Se parte da massa da rocha original eacute perdida em soluccedilatildeo durante

o intemperismo a concentraccedilatildeo de Alumiacutenio aumenta ateacute que quantida-

des econocircmicas sejam ating idas no resiacuteduo Dessa forma a caulinita

reagindo com a aacutegua forma a gibbsita e o oacutexido de si l iacutecio conforme re-

presentado na equaccedilatildeo abaixo

11

Al2Si2O5(OH)4(s) + H2O = 2Al(OH)3(s) + 2SiO2(aq) ( i i) Caul ini ta Aacutegua Gibbs i ta Oacutexido de Si l iacutec io

Na praacutetica o produto f inal do intemperismo natildeo eacute o hidroacutexido puro

mas uma mistura de oacutexidos e hidroacutexidos de alumiacutenio com composiccedilatildeo

meacutedia de Al(OH)3 que eacute a Gibbsita (BIONDI 2004) As quantidades das

principais impurezas presentes na bauxita variam com a regiatildeo de ori-

gem causando alteraccedilotildees no aspecto f iacutesico do mineacuterio que pode variar

de um soacutelido marrom-escuro ferruginoso ateacute um soacutelido de cor creme

duro e cristal ino (CONSTANTINO et al 2002)

163 Importacircncia Econocircmica da Bauxita no Brasil

De acordo com Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas de Pesquisa

Mineral (ABPM) os maiores produtores mundiais de bauxita satildeo Austraacute-

lia Indoneacutesia China e Brasil com 30 19 15 e 13 respectiva-

mente do total anual de 260 milhotildees de toneladas (ABPM 2014)

Em 2013 o Brasil produziu 338 milhotildees de toneladas Desse total

a distribuiccedilatildeo por empresa estaacute representada na tabela 01

Tabela 01 Produccedilatildeo Brasileira de Bauxita por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

MRN 173 512 Norsk Hydro 75 222 Alcoa 55 163 VotorantimmdashCBA 29 86 Outras 06 17 TOTAL 338 1000

Fonte ABAL 2014

Vale ressaltar que os dados de produccedilatildeo de bauxita atendem ao

criteacuterio base uacutemida Isso tem a f inal idade de tornaacute-los comparaacuteveis aos

divulgados por vaacuterias fontes Especif icamente no ano de 2013 o teor

meacutedio de umidade da bauxita foi da ordem de 12

Os nuacutemeros de 2013 apontam que a produccedilatildeo nacional de bauxita

apresentou uma leve queda de 18 em relaccedilatildeo ao ano anterior A esta-

bil idade da produccedilatildeo pode ser explicada pela demanda constante e ao

12

custo de energia eleacutetrica tendo em vista que o setor eacute um grande con-

sumidor de energia eleacutetr ica para a produccedilatildeo de alumiacutenio primaacuterio (SAN-

TANA 2014)

O estado do Paraacute continuou sendo o maior produtor nacional do

mineacuterio em 2013 com mais de 29 milhotildees de toneladas de bauxita pro-

duzidas o que representa um percentual de 865 da produccedilatildeo brasi-

leira (SANTANA 2014) Os trecircs municiacutepios paraenses que produziram o

mineacuterio naquele ano foram Oriximinaacute (MRN) Paragominas (Norsk Hydro -

Mineraccedilatildeo Paragominas) e Jurut i (Alcoa)

A part ir de 2014 o projeto Trombetas da Mineraccedilatildeo Rio do Norte

situado no municiacutepio de Oriximinaacute passou a lavrar bauxita em minas

localizadas no municiacutepio de Terra Santa - PA mas o beneficiamento con-

tinua ocorrendo em Porto Trombetas elevando para quatro o nuacutemero de

municiacutepios produtores de mineacuterio de alumiacutenio no Paraacute

Aleacutem do Paraacute a bauxita eacute lavrada em Minas Gerais Satildeo Paulo

Santa Catarina Goiaacutes e Espiacuterito Santo Os 20 municiacutepios produtores de

bauxita nesses 6 estados estatildeo na tabela 02

Tabela 02

Ord Municipio UF CFEM(R$)

01 Paragominas PA 2899298704 02 Oriximinaacute PA 2659403701 03 Terra Santa PA 1547752217 04 Juruti PA 1361088670 05 Satildeo Sebastiatildeo da Vargem Alegre MG 185888440 06 Divinolacircndia SP 59038496 07 Miraiacute MG 43356891 08 Barro Alto GO 34995187 09 Santa Baacuterbara MG 16018373 10 Santa Rita do Novo Destino GO 30831728 11 Poccedilos de Caldas MG 34662671 12 Lavrinhas SP 25233345 13 Correia Pinto SC 14077688 14 Caldas MG 13119314 15 Andradas MG 4217475 16 Itamarati de Minas MG 1251590 17 Senador Amaral MG 1145099 18 Rosaacuterio da Limeira MG 170651 19 Paracatu MG 25872 20 Afonso Claacuteudio ES 12196

TOTAL Fonte DNPM 2016

13

De acordo com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral

(DNPM) em 2015 a mineraccedilatildeo paraense de bauxita recolheu CFEM no

valor de R$ 8467543292 Desse montante Jurut i contribuiu com R$

1361088670 equivalente a 16 do total Levando-se em consideraccedilatildeo

que 65 do valor recolhido satildeo repassados diretamente para o municiacutepio

produtor Jurut i fez jus a R$ 884707635 em 2015 meacutedia de R$

73725636 ao mecircs

Do total da bauxita comercial cerca de 90 eacute usada para a produ-

ccedilatildeo metaluacutergica da cadeia do alumiacutenio (alumina e alumiacutenio primaacuterio) e

o restante 10 usadas para outros f ins como refrataacuterio abrasivo ci-

mentos argilosos velas de igniccedilatildeo quiacutemica (sulfato de alumiacutenio) e ou-

tros (QUARESMA 2015) No Brasil esse percentual chega a 95

A produccedilatildeo nacional de Alumina em 2013 foi de 994Mt distribuiacuteda

em 6 grandes empresas AlunorteNorsk Hydro (Barcarena - PA) Alcoa

(Satildeo Luiacutes - MA e Poccedilos de Caldas - MG) BHP Bill iton (Satildeo Luiacutes - MA)

VotorantimCBA (Alumiacutenio - SP) Alcan (Satildeo Luiacutes - MA) e Hindalco (Ouro

Preto - MG) A produccedilatildeo eacute vista na tabela 03

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

AlunorteNorsk Hydro 5377 541 Alcoa 2186 220 BHP Billiton 1239 124 Votorantim-CBA 0792 80 Outras (Alcan e Hindalco) 0347 35 TOTAL 9941 1000

Fonte ABAL 2015

O estado do Paraacute com a AlunorteNorsk Hydro tambeacutem lidera o

Ranking na produccedilatildeo de Alumina com 541 sendo que empresa locali-

zada em Barcarena recebe bauxita da Norsk Hydro e tambeacutem da MRN

Jaacute a bauxita de Juruti eacute levada para Satildeo Luiacutes no Maranhatildeo estado

que natildeo possui mina de bauxita mas responde por 344 da produccedilatildeo

de alumina no complexo Alumar das empresas Alcoa e BHP Bill iton

Jaacute a Votorantim-CBA localizada em no estado de Satildeo Paulo res-

ponde por 8 da alumina brasileira enquanto Alcan e Hindalco em Minas

Gerais produzem 35 Isso se deve ao fato de a maioria da bauxita de

14

Minas Gerais ser do tipo refrataacuteria o mesmo ocorrendo em Santa Cata-

rina e Goiaacutes esses uacutelt imos que natildeo produzem alumina

Apenas cinco empresas produzem alumiacutenio primaacuterio no paiacutes Voto-

rantim-CBA (Alumiacutenio - SP) Albras (Barcarena - PA) Alumar (Satildeo Luiacutes

- MA) Alcoa (Poccedilos de Caldas - MG) e Novelis (Ouro Preto - MG) A

unidade de reduccedilatildeo do consoacutercio Alumar tem como principais acionistas

as empresas Alcoa Alumiacutenio SA e BHP Bil l iton Metais SA A dis tribui-

ccedilatildeo da produccedilatildeo de alumiacutenio por empresa estaacute na tabela 04

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (1000t) Participaccedilatildeo ()

Votorantim-CBA 4133 317 Albras 4055 311 Alumar 3651 280 Alcoa 782 60 Novelis 417 32 TOTAL 13038 1000

Fonte ABAL 2015

Como grande parte da alumina produzida no Paraacute e no Maranhatildeo

satildeo exportadas estes satildeo o segundo e o terceiro estado na produccedilatildeo de

alumiacutenio respectivamente sendo Satildeo Paulo o maior produtor do Brasil

Natildeo por acaso a Votorantim-CBA estaacute localizada na cidade de Alumiacutenio

- SP

164 A Lavra da Bauxita em Juruti - PA

Para se entender como ocorre a lavra eacute necessaacuterio conhecer o

perf i l do corpo mineral izado da mina A bauxita em Jurut i estaacute localizada

numa profundidade de 25m a 185m sendo um corpo mineral de origem

sedimentar que tem no maacuteximo 6m de espessura O perf i l l i toloacutegico da

mina de Jurut i eacute apresentado na f igura 01

15

Figura 01 Perf i l L i to loacutegico da Mina de Jurut i Fonte ALCOA apud AMARAL 2015

O horizonte abaixo do solo orgacircnico eacute argi loso de coloraccedilatildeo ama-

relada denominada argila belterra formada basicamente por caulinita e

gibbsita Trata-se de uma camada altamente porosa e permeaacutevel apesar

de se argi losa Sua espessura pode variar de 1 a ateacute 12 m (ALCOA apud

AMARAL 2015)

A camada de bauxita nodular eacute formada por estruturas na forma de

noacutedulos com tamanhos entre 05 e 2 cm presos em uma matriz argi losa

similar agrave da cobertura Os noacutedulos podem ser mais aluminosos ou mais

ferruginosos dependendo da altura em que se localiza no perf i l Quanto

maior a profundidade mais ferruginosos eles seratildeo Estatildeo sendo reali-

zados estudos para procurar meacutetodos de concentraccedilatildeo que viabil izem

seu aproveitamento econocircmico A espessura desta camada pode chegar

a 3 m (BRELAZ 2013)

O horizonte seguinte eacute de laterita tambeacutem denominada bauxita fer-

ruginosa onde o elevado teor de fer ro confere uma coloraccedilatildeo escura

Apresenta noacutedulos maiores que podem formar grandes agregados

quando cimentados por oacutexidos de ferro A espessura desta camada eacute

bastante variaacutevel podendo ter de alguns centiacutemetros a 3m (SOUZA

2014)

Na camada de bauxita maciccedila eacute onde ocorre a maior concentraccedilatildeo

16

de gibbsita Haacute tambeacutem a presenccedila tanto de oacutexidos de ferro como de

caulinita mas em uma proporccedilatildeo muito menor Quartzo pode ser encon-

trado mais proacuteximo da zona ferruginosa O topo desta camada eacute mais

massivo e conteacutem pouca argi la Agrave medida que aumenta a profundidade

a camada deixa de ser massiva e passa a se apresentar em blocos com

preenchimento de argi la entre eles Esta camada varia de 35 a 6m

(SOUZA 2014)

No horizonte inferior tem-se a presenccedila de material argi loso e

ainda gibbsita e jaacute natildeo possui importacircncia econocircmica denominado argi la

variegada

A lavra de bauxita em Jurut i eacute feita de modo tradicional a ceacuteu

aberto com a recuperaccedilatildeo da aacuterea sendo feita contemporaneamente com

a extraccedilatildeo do mineacuterio meacutetodo conhecido como lavra em tiras ou strip

mining Nesse meacutetodo a lavra progride por meio de uma seacuterie de corte s

paralelos na forma de trincheiras profundas denominadas de tiras

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material O pro-

cesso eacute realizado esquematicamente conforme a f igura 02

Figura 02 Esquema da lavra strip mining Fonte Souza 2014

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material Na f igura

03 eacute possiacutevel ver uma tira pronta para ser lavrada

17

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada Fonte BRELAZ 2013

A lavra da mina de Jurut i tem a seguinte sequecircncia

a supressatildeo vegetal

b remoccedilatildeo do solo orgacircnico

c decapeamento

d desmonte mecacircnico

e carregamento e

f transporte

Atualmente a exploraccedilatildeo da bauxita em Jurut i acontece em quatro

frentes de lavra todas no platocirc Capiranga Todo mineacuterio vindo das dife-

rentes frentes de lavra passa pelo processo de blendagem isso acontece

devido variaccedilotildees de teores de cada tira

A supressatildeo vegetal consiste no desmatamento de uma aacuterea e em

seguida carregamento a vegetaccedilatildeo destinando-a para sua util izaccedilatildeo f inal

de acordo com as normas ambientais Na mina de juruti a supressatildeo

vegetal eacute realizada por empresas terceir izadas Realiza -se previamente

o afugentamento e captura da fauna e posteriormente o manejo da f lora

para o ref lorestamento da aacuterea minerada

Esta atividade eacute realizada com operadores de moto serra que satildeo

encarregados de cortar arvores de meacutedio e grande porte (Diacircmetro na

Altura do Peito gt 80 cm) e executar o retalhamento das mesmas trans-

formando-as em toras Na f igura 04 eacute possiacutevel verif icar o trabalho dos

operadores de motosserra

18

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras

Fonte AMARAL 2015

Em seguida satildeo ut il izados tratores de es teiras D61 da Komatsu

(f igura 05) para a l impeza da aacuterea desmatada e escavadeiras que auxi-

l iam no carregamento da galhada em caminhotildees que transportam este

material para os depoacutesitos de esteacuteri l que satildeo locais estrateacutegico s de re-

conformaccedilatildeo de aacutereas degradadas com a atividade de lavra

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6

Fonte SOUZA 2014

Na mina de Juruti as galhadas satildeo depositadas no fundo das cavas

para auxiliar na revegetaccedilatildeo de aacutereas jaacute lavradas Jaacute as toras de madei-

ras satildeo transportadas usando-se carregadeiras de rodas WA200 Koma-

tsu e caminhatildeo madeireiro 2423 da Mercedes Bens para serem estoca-

das e direcionadas para o processo f inal junto aos oacutergatildeos competentes

A etapa de Remoccedilatildeo do solo orgacircnico compreende a retirada da

primeira camada do solo de coloraccedilatildeo escura com uma espessura apro-

ximada de 30 cm rica em nutrientes Util iza -se escavadeiras PC400 e

19

caminhotildees basculantes Scania P420 A f igura 06 mostra o momento do

carregamento do caminhatildeo

Figura 06 Carregamento do Topsoil

Fonte AMARAL 2015

O topsoil removido eacute transportado para cima do esteacuteril que foi re-

movido da t ira que jaacute foi lavrada para reconformaccedilatildeo da aacuterea degradada

com o objet ivo de que este solo orgacircnico (r ico em nutriente e contendo

sementes de aacutervores nativas raiacutezes galhos troncos e etc) recomponha

o solo e as aacutervores nativas cresccedilam novamente fazendo um ref loresta-

mento natural meacutetodo chamado de ldquomatildeo de Deusrdquo

Na f igura 07 foi destacado a camada de solo orgacircnico que foi de-

volvido para a aacuterea jaacute minerada Eacute possiacutevel perceber ainda que jaacute haacute

vegetaccedilatildeo oriunda do ref lorestamento natural

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil

Fonte SOUZA 2014

O decapeamento compreende a remoccedilatildeo da camada de esteacuteril que

varia entre 10 e 12 m de espessura A remoccedilatildeo do esteacuteri l eacute feita pela

20

empresa terceirizada UampM para isso ela conta com 04 tratores de estei-

ras TE D11 TCD (para decapeamento das tiras) com capacidade de re-

mover ateacute 44 msup3 de argila por laminada 01 trator de esteiras TE D9 T 01

trator de esteiras TE D6R (para reconformaccedilatildeo do esteacuteri l e apoio) 01

escavadeira EH 365 D com capacidade de movimentar ateacute 45 msup3 por

ciclo 01 escavadeira EH 349D com capacidade de movimentar ateacute 31

msup3 por ciclo (todas da CATERPILLAR) 07 caminhotildees basculante 4844

da Mercedes Bens com capacidade de transportar ateacute 17 msup3 por ciclo

01 moto niveladora para apoio 01 caminhatildeo comboio para abasteci-

mento dos equipamentos e 01 caminhatildeo pipa para umectaccedilatildeo das vias

(AMARAL 2015)

A liberaccedilatildeo do mineacuterio soacute acontece apoacutes a remoccedilatildeo da camada de

laterita Toda laterita removida eacute empurrada para aacuterea de bota fora e

tambeacutem util izada na construccedilatildeo conformaccedilatildeo e manutenccedilatildeo de vias de

acessos principais e intermediaacuterios que servem de traacutefego para maqui-

nas caminhotildees e caminhonetes A maior parte do esteacuteril eacute removida com

a lacircmina dos tratores processo esse que pode ser visto na f igura 0 8

Figura 08 Decapeamento com TE D11

Fonte AMARAL 2015

O desmonte da camada de bauxita eacute realizado no meacutetodo mecacircnico

tambeacutem com tratores TE D11 com auxil io um dispositivo em forma de

gancho denominado ldquo ripperrdquo que f ica acoplado na parte traseira do equi-

pamento que em contato com a rocha eacute capaz fragmentaacute-la Esse pro-

cesso eacute conhecido como escarif icaccedilatildeo A etapa de desmonte do mineacuterio

21

gera matacotildees que devem atender ao topsize (tamanho da capacidade

do britador) da planta que corresponde no a 12 m A f igura 09 mostra

um ripper f incado no mineacuterio realizando a escarif icaccedilatildeo

Figura 09 Escar if icaccedilatildeo com TE D11

Fonte AMARAL 2015

A tira em geral mede 200 m de comprimento e 25 m de largura e eacute

constituiacuteda de uma soacute bancada contendo de 07 ou 08 blocos (25 m X 25

m) As tiras possuem um padratildeo de nomenclatura na ordem alfabeacutetica

que vai de A a Z que satildeo demarcadas pela topografia no local com es-

taqueamento e bandeirolas numeradas

O carregamento e o transporte de mineacuterios satildeo feitos pela empresa

terceir izada O carregamento eacute feito por escavadeiras hidraacuteulicas EH

349D da caterpil lar que possui uma concha com capacidade de carregar

ateacute 31 msup3 de material uma lanccedila que juntamente com o braccedilo podem

alcanccedilar ateacute 6m de profundidade esteiras que lhe permite trafegar em

terrenos de d if iacuteceis acessos giro de 360ordm horaacuterio e anti -horaacuterio Eacute um

equipamento de porte meacutedio e tem capacidade de produzir ateacute 350 th

A f igura 10 mostra a escavadeira sobre a camada de mineacuterio realizando

o carregando no mesmo niacutevel do caminhatildeo o qual eacute visto jaacute cheio na

f igura 11

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

ABAL Associaccedilatildeo Brasileira do Alumiacutenio Histoacuteria do Alumiacutenio Disponiacutevel em

lthttpwwwabalorgbraluminiohistoria-do-aluminiogt Acesso em 14 mai 2015

ABPM Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas e Pesquisa Mineral BAUXITA Dispo-

niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

ALCOA Juruti Disponiacutevel em httpswwwalcoacombrasilptinfo_pageJu-

rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

Propriedades para Futuras Aplicaccedilotildees In International Workshop Advances in

Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

6

Toussaint Heacuteroult na Franccedila e Charles Mart in Hall nos Estados Unidos

simultaneamente em 1886 (SERMETAL 2015)

Esse processo f icou conhecido como Hall -Heroacuteult e foi fundamental

para a induacutestria global de alumiacutenio Apesar de ter passado por vaacuterias

atualizaccedilotildees e ter algumas variaccedilotildees os princiacutepios do meacutetodo Hall -He-

roacuteult satildeo mantidos na induacutestria ateacute os dias de hoje

O Alumiacutenio eacute o elemento metaacutelico mais abundante na Crosta Con-

tinental (813 ) 3 e o terceiro elemento mais abundante na natureza logo

apoacutes o oxigecircnio e o sil iacutecio (em massa pois em volume o elemento mais

abundante eacute o Nitrogecircnio) Devido agrave elevada af inidade com o oxigecircnio

natildeo eacute costume encontrar o alumiacutenio como substacircncia elementar mas

sim em formas combinadas tais como oacutexidos ou sil icatos (COIMBRA

2015)

O processo para obtenccedilatildeo da alumina a partir da bauxita foi desen-

volvido e patenteado por Karl Josef Bayer em 1888 e se baseia na ele-

vada solubil idade dos minerais portadores de alumiacutenio em soluccedilatildeo com

soda caacuteustica De maneira bem resumida as etapas do processo Bayer

satildeo digestatildeo separaccedilatildeo da lama vermelha cristal izaccedilatildeo do hid roacutexido

de alumiacutenio e calcinaccedilatildeo (SILVA FILHO ALVES e DA MATA 2007)

Em meacutedia 5 t de bauxita precisam ser submetidas ao ataque de

014 t de soda caacuteustica para produzir 2 t de alumina que submetida a um

processo de reduccedilatildeo que consome em cerca 13000 kW produz 1 t de

alumiacutenio (MAacuteRTIRES 2011)

Em 2013 as reservas mundiais de bauxita eram de 29 bilhotildees de

toneladas 36 bi lhotildees de toneladas 124 das quais em solo brasileiro

com grande destaque para estado do Paraacute que possui os maiores depoacute-

sitos de bauxita metaluacutergica do paiacutes (SANTANA 2014) Segundo Maacutert i-

res (2001) cinco estados brasi leiros (Satildeo Paulo Paraacute Santa Catarina

Minas Gerais e Maranhatildeo) satildeo detentores de reservas de bauxita de grau

metaluacutergico Somente no estado de Paraacute encontram -se 908 dessas

reservas que quando somadas agraves reservas de Minas Gerais perfazem

983

3 O Ferro eacute menos abundantes na Crosta destacando-se no manto e no nuacutecleo do planeta O Magneacutesio

destaca-se no Manto e tambeacutem na Crosta Oceacircnica (Costa 1996)

7

A bauxita eacute o principal mineacuterio da regiatildeo Oeste do Paraacute sendo

explotada pela Mineraccedilatildeo Rio do Norte (MRN) nas minas de Porto Trom-

betas (Oriximinaacute e Terra Santa) e pela Aluminium Company of America

(ALCOA) na mina de Juruti (Juruti) Aleacutem disso a Norsh Hydro t ambeacutem

explota bauxita na cidade de Paragominas (Nordeste do estado) e a Vo-

torantim Metais pretende instalar um complexo para extrair o mineacuterio e

produzir alumina na cidade de Rondon do Paraacute (Sudeste do estado)

Para Sampaio e Neves (2002) o termo bauxita faz alusatildeo agrave rocha

bauxito a qual pode ter as seguintes constituintes principais a boehmita

AlOOH mais comum na Europa diaacutesporo AlO(OH) mais comum na Aacutesia

e a gibbsita Al(OH)3 mais comum em regiotildees de clima Tropical como nas

Ameacutericas do Sul e Central Esses minerais satildeo conhecidos como Oxi -

hidroacutexidos de Alumiacutenio Neste trabalho eacute uti l izado o termo bauxita refe-

rindo-se ao mineacuterio de alumiacutenio

Algumas bauxitas tecircm composiccedilatildeo que se aproxima agrave da gibbsita

todavia em sua maioria formam uma mistura contendo impurezas como

siacutel ica oacutexido de ferro t itacircnio e outros elementos Como consequecircncia a

bauxita natildeo eacute considerada uma espeacutecie mineral 4

De acordo com a aplicaccedilatildeo a bauxita eacute classif ica em metaluacutergica e

natildeo-metaluacutergica (refrataacuteria) A bauxita metaluacutergica eacute aplicada na obten-

ccedilatildeo da alumina que eacute transformada em alumiacutenio A bauxita natildeo -metaluacuter-

gica eacute usada principalmente na induacutestria de refrataacuterios mas sua aplica-

ccedilatildeo se daacute ainda em abrasivos cimentos argi losos induacutestria quiacutemica an-

tiderrapante retardador de chama soldas etc (SAMPAIO e NEVES

2002) Quimicamente a diferenccedila se daacute principalmente pelo teor de oacutexido

de ferro (Fe2O3) que na bauxita metaluacutergica chega a 30 enquanto na

natildeo-metaluacutergica natildeo passa de 5 No Brasil em torno de 92 da bauxita

apresenta altos teores de ferro sendo classif icadas como metaluacutergica

(QUARESMA 2015)

4 Espeacutecie Mineral Para ter essa denominaccedilatildeo eacute necessaacuterio ter as seguintes caracteriacutesticas Estado Soacutelido composiccedilatildeo quiacutemica definida estrutura interna na forma de arranjo geomeacutetrico organizado dos aacutetomos que os constituem origem inorgacircnica e natural A bauxita natildeo atende agrave 2ordf caracteriacutestica

8

As maiores empresas na explotaccedilatildeo de bauxita no mundo satildeo Co-

malco Alcan Alcoa Rio Tinto e BHP na Austraacutelia a CVG na Guineacute e a

MRN no Brasil Os dois maiores produtores de alumiacutenio do mundo satildeo

Estados Unidos e Canadaacute mesmo nenhum deles possuindo reservas de

bauxita sendo totalmente dependentes da importaccedilatildeo do mineacuterio

(IBRAM 2011)

Aleacutem da alumina outras fases tambeacutem podem estar presentes na

bauxita tais como quartzo (SiO2) hematita (Fe2O3) anataacutesio (TiO2) e

caulinita (Al2SiO5) Dessa forma a composiccedilatildeo quiacutemica de amostras des-

tes mineacuterios se destaca por apresentar elevado teor de alumiacutenio (Al)

acompanhado por ferro (Fe) si l iacutecio (Si) e t itacircnio (Ti) Outros eleme ntos

costumam estar presentes poreacutem em quantidades menores como Caacutelcio

(Ca) Potaacutessio (K) Manganecircs (Mn) e Magneacutesio (MgO Menos abundan-

tes ocorrem ainda Boro (B) Baacuterio (Ba) Beriacutel io (Be) Cobalto (Co)

Cromo (Cr) Cobre (Cu) Liacutet io (Li) Molibdecircnio (Mo) Chumbo (Pb) Esta-

nho (Sn) Estrocircncio (Sr) Vanaacutedio (V) Iacute trio (Y) Zinco (Zn) e Zircocircnio (Zr)

como elementos traccedilos ou seja na escala de parte por milhatildeo (ppm)

(SILVA e OLIVEIRA 1992)

Um trabalho mais recente de Leonardi Ladeira e Santos (2010)

com perf is bauxiacuteticos no sudeste do Brasil (Minas Gerais e Satildeo Paulo)

inclui ainda como seus possiacuteveis componentes Pentoacutexido de Foacutesforo

(P2O5) Oacutexido de Soacutedio (Na2O) Gaacutelio (Ga) Nioacutebio (Nb) Rubiacutedio (Rb) e

Toacuterio (Th) todos em ppm

Deve-se ressaltar que haacute outros minerais com alto teor de alumiacutenio

na natureza como a alunita (KAl 3(OH)6(SO4)2 e anort i ta (CaAl2Si2O8)

(SAMPAIO ANDRADE e DUTRA 2005) poreacutem a obtenccedilatildeo de alumiacutenio

a partir desses minerais seria muito cara inviabilizando economicamente

o processo

162 Gecircnese da Bauxita Amazocircnica

A concentraccedilatildeo de elementos quiacutemicos ou minerais acima da abun-

dacircncia normal da crosta terrestre formado por processos geoloacutegicos eacute

denominada depoacutesito mineral (CAVALTI NETO e ROCHA 2010) Os de-

poacutesitos contecircm minerais de mineacuterio que no caso da bauxita eacute a alumina

9

Os depoacutesitos de bauxita da regiatildeo amazocircnica satildeo formados a partir de

processos superf iciais especif icamente em depoacutesitos residuais Esses

depoacutesitos satildeo formados por processos intempeacutericos que atuam tra nsfor-

mando ou concentrando minerais originando assim as jazidas lateriacutet icas

(BIONDI 2004)

A Concentraccedilatildeo de minerais primaacuterios ocorre pela acumulaccedilatildeo re-

lativa do mineral de interesse Eacute o caso do foacutesforo na apatita do ni oacutebio

no pirocloro e do cromo na cromita No caso da formaccedilatildeo de novos

minerais ocorre a destruiccedilatildeo do mineral primaacuterio e formaccedilatildeo de outro

mineral Como exemplo temos a hematita (ferro) anataacutesio (t itacircnio) e a

gibbsita (alumiacutenio) (GIANNINI 2000)

O intemperismo pode ser de trecircs tipos f iacutesico bioloacutegico ou quiacute-

mico O intemperismo fiacutesico causa a fragmentaccedilatildeo da rocha sem promo-

ver mudanccedilas quiacutemicas e ocorre devido a variaccedilotildees no niacutevel de pres-

sotildees que levam agrave fadiga do material O intemperismo bioloacutegico eacute cau-

sado pela accedilatildeo de vegetais a traveacutes da accedilatildeo desagregadora de aacutecido

huacutemico que eacute uma soluccedilatildeo aacutecida resultante da extraccedilatildeo de componentes

orgacircnicos do solo ou do subsolo normalmente huacutemus por soluccedilotildees

aquosas percolantes (LEMES 2014)

Jaacute os processos que levam ao intemperismo quiacutemico satildeo aqueles

que por meio de reaccedilotildees quiacutemicas resultam na decomposiccedilatildeo da estru-

tura dos minerais sendo muito importantes em regiotildees de clima tropical

uacutemido Processos quiacutemicos que atuam sobre os minerais constituintes

das rochas dissoluccedilatildeo oxidaccedilatildeo reduccedilatildeo oxirreduccedilatildeo hidrataccedilatildeo l ixi-

viaccedilatildeo e troca de iacuteons Os fatores envolvidos satildeo faci l idade de acesso

da aacutegua e do ar no material rochoso reatividade do maciccedilo rochoso em

relaccedilatildeo agrave aacutegua grau de agressividade da aacutegua e tempo (LEMES 2014)

Somente o intemperismo quiacutemico eacute capaz de concentrar metais

Ele ocorre porque todos os principais minerais em rochas iacutegneas e me-

tamoacuterf icas e alguns minerais de rochas sedimentares satildeo instaacuteveis na

superfiacutecie da Terra Esses minerais se alteram para novos minerais

estaacuteveis os mais comuns satildeo os argilo -minerais principalmente cauli-

nita montmori l lonita e il ita Satildeo acompanhados por vaacuterios oacutexidos e hi-

10

droacutexidos part icularmente aqueles de ferro alumiacutenio e t i tacircnio Isso ex-

plica a presenccedila desses elementos na baux ita e tambeacutem no seu rejeito

(GIANNINI 2000)

A bauxita se forma em regiotildees tropicais e subtropicais por accedilatildeo

do intemperismo quiacutemico sobre rochas aluminossil icaacutet icas Apesar de ser

frequentemente descrita como um mineacuterio de alumiacutenio a bauxita natildeo eacute

uma espeacutecie mineral propriamente dita mas um material heterogecircneo

formado de uma mistura de hidroacutexidos de alumiacutenio hidratados

([AlOx(OH)3-2x] 0ltxlt1) contendo impurezas A proporccedilatildeo de gibbsita

boehmita e diaacutesporo varia dependendo da localizaccedilatildeo geograacutefica do mi-

neacuterio (JESUS 2011) No Brasil a gibbisita eacute o mineral mais comum na

bauxita

O mineral fonte da gibbsita eacute o feldspato potaacutessio que sob a accedilatildeo

da aacutegua e do aacutecido carbocircnico (ambos geralmente oriundos das chuvas)

reage formando a caulinita o bicarbonato a siacutel ica e l iberando iacuteons de

potaacutessio conforme descrito na equaccedilatildeo abaixo

2KAlSi3O8(s) + 2H2CO3(aq) + H2O = Al2Si2O5(OH)4(s) + 2K+(aq) + K-Feldspato Aacutecido Carbono Aacutegua Caul in i ta Iacuteons Potaacutessio

2HCO3-(aq) + 4SiO2(aq) (i) Bicarbonato Siacute l ica

O Alumiacutenio nessa reaccedilatildeo f ica retido nos minerais argilosos residu-

ais e oacutexidos A extraccedilatildeo de alumiacutenio de si l icatos eacute economicamente pro-

ibit iva entretanto em climas tropicais como na Amazocircnia paraense a

grande disponibi l idade de aacutegua permite o desenvolvimento intenso do

intemperismo quiacutemico de tal forma que a siacutel ica eacute removida da caulinita

e um hidroacutexido de alumiacutenio permanece como resiacuteduo Por isso o depoacutesito

eacute denominado residual (BIONDI 2004)

Se parte da massa da rocha original eacute perdida em soluccedilatildeo durante

o intemperismo a concentraccedilatildeo de Alumiacutenio aumenta ateacute que quantida-

des econocircmicas sejam ating idas no resiacuteduo Dessa forma a caulinita

reagindo com a aacutegua forma a gibbsita e o oacutexido de si l iacutecio conforme re-

presentado na equaccedilatildeo abaixo

11

Al2Si2O5(OH)4(s) + H2O = 2Al(OH)3(s) + 2SiO2(aq) ( i i) Caul ini ta Aacutegua Gibbs i ta Oacutexido de Si l iacutec io

Na praacutetica o produto f inal do intemperismo natildeo eacute o hidroacutexido puro

mas uma mistura de oacutexidos e hidroacutexidos de alumiacutenio com composiccedilatildeo

meacutedia de Al(OH)3 que eacute a Gibbsita (BIONDI 2004) As quantidades das

principais impurezas presentes na bauxita variam com a regiatildeo de ori-

gem causando alteraccedilotildees no aspecto f iacutesico do mineacuterio que pode variar

de um soacutelido marrom-escuro ferruginoso ateacute um soacutelido de cor creme

duro e cristal ino (CONSTANTINO et al 2002)

163 Importacircncia Econocircmica da Bauxita no Brasil

De acordo com Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas de Pesquisa

Mineral (ABPM) os maiores produtores mundiais de bauxita satildeo Austraacute-

lia Indoneacutesia China e Brasil com 30 19 15 e 13 respectiva-

mente do total anual de 260 milhotildees de toneladas (ABPM 2014)

Em 2013 o Brasil produziu 338 milhotildees de toneladas Desse total

a distribuiccedilatildeo por empresa estaacute representada na tabela 01

Tabela 01 Produccedilatildeo Brasileira de Bauxita por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

MRN 173 512 Norsk Hydro 75 222 Alcoa 55 163 VotorantimmdashCBA 29 86 Outras 06 17 TOTAL 338 1000

Fonte ABAL 2014

Vale ressaltar que os dados de produccedilatildeo de bauxita atendem ao

criteacuterio base uacutemida Isso tem a f inal idade de tornaacute-los comparaacuteveis aos

divulgados por vaacuterias fontes Especif icamente no ano de 2013 o teor

meacutedio de umidade da bauxita foi da ordem de 12

Os nuacutemeros de 2013 apontam que a produccedilatildeo nacional de bauxita

apresentou uma leve queda de 18 em relaccedilatildeo ao ano anterior A esta-

bil idade da produccedilatildeo pode ser explicada pela demanda constante e ao

12

custo de energia eleacutetrica tendo em vista que o setor eacute um grande con-

sumidor de energia eleacutetr ica para a produccedilatildeo de alumiacutenio primaacuterio (SAN-

TANA 2014)

O estado do Paraacute continuou sendo o maior produtor nacional do

mineacuterio em 2013 com mais de 29 milhotildees de toneladas de bauxita pro-

duzidas o que representa um percentual de 865 da produccedilatildeo brasi-

leira (SANTANA 2014) Os trecircs municiacutepios paraenses que produziram o

mineacuterio naquele ano foram Oriximinaacute (MRN) Paragominas (Norsk Hydro -

Mineraccedilatildeo Paragominas) e Jurut i (Alcoa)

A part ir de 2014 o projeto Trombetas da Mineraccedilatildeo Rio do Norte

situado no municiacutepio de Oriximinaacute passou a lavrar bauxita em minas

localizadas no municiacutepio de Terra Santa - PA mas o beneficiamento con-

tinua ocorrendo em Porto Trombetas elevando para quatro o nuacutemero de

municiacutepios produtores de mineacuterio de alumiacutenio no Paraacute

Aleacutem do Paraacute a bauxita eacute lavrada em Minas Gerais Satildeo Paulo

Santa Catarina Goiaacutes e Espiacuterito Santo Os 20 municiacutepios produtores de

bauxita nesses 6 estados estatildeo na tabela 02

Tabela 02

Ord Municipio UF CFEM(R$)

01 Paragominas PA 2899298704 02 Oriximinaacute PA 2659403701 03 Terra Santa PA 1547752217 04 Juruti PA 1361088670 05 Satildeo Sebastiatildeo da Vargem Alegre MG 185888440 06 Divinolacircndia SP 59038496 07 Miraiacute MG 43356891 08 Barro Alto GO 34995187 09 Santa Baacuterbara MG 16018373 10 Santa Rita do Novo Destino GO 30831728 11 Poccedilos de Caldas MG 34662671 12 Lavrinhas SP 25233345 13 Correia Pinto SC 14077688 14 Caldas MG 13119314 15 Andradas MG 4217475 16 Itamarati de Minas MG 1251590 17 Senador Amaral MG 1145099 18 Rosaacuterio da Limeira MG 170651 19 Paracatu MG 25872 20 Afonso Claacuteudio ES 12196

TOTAL Fonte DNPM 2016

13

De acordo com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral

(DNPM) em 2015 a mineraccedilatildeo paraense de bauxita recolheu CFEM no

valor de R$ 8467543292 Desse montante Jurut i contribuiu com R$

1361088670 equivalente a 16 do total Levando-se em consideraccedilatildeo

que 65 do valor recolhido satildeo repassados diretamente para o municiacutepio

produtor Jurut i fez jus a R$ 884707635 em 2015 meacutedia de R$

73725636 ao mecircs

Do total da bauxita comercial cerca de 90 eacute usada para a produ-

ccedilatildeo metaluacutergica da cadeia do alumiacutenio (alumina e alumiacutenio primaacuterio) e

o restante 10 usadas para outros f ins como refrataacuterio abrasivo ci-

mentos argilosos velas de igniccedilatildeo quiacutemica (sulfato de alumiacutenio) e ou-

tros (QUARESMA 2015) No Brasil esse percentual chega a 95

A produccedilatildeo nacional de Alumina em 2013 foi de 994Mt distribuiacuteda

em 6 grandes empresas AlunorteNorsk Hydro (Barcarena - PA) Alcoa

(Satildeo Luiacutes - MA e Poccedilos de Caldas - MG) BHP Bill iton (Satildeo Luiacutes - MA)

VotorantimCBA (Alumiacutenio - SP) Alcan (Satildeo Luiacutes - MA) e Hindalco (Ouro

Preto - MG) A produccedilatildeo eacute vista na tabela 03

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

AlunorteNorsk Hydro 5377 541 Alcoa 2186 220 BHP Billiton 1239 124 Votorantim-CBA 0792 80 Outras (Alcan e Hindalco) 0347 35 TOTAL 9941 1000

Fonte ABAL 2015

O estado do Paraacute com a AlunorteNorsk Hydro tambeacutem lidera o

Ranking na produccedilatildeo de Alumina com 541 sendo que empresa locali-

zada em Barcarena recebe bauxita da Norsk Hydro e tambeacutem da MRN

Jaacute a bauxita de Juruti eacute levada para Satildeo Luiacutes no Maranhatildeo estado

que natildeo possui mina de bauxita mas responde por 344 da produccedilatildeo

de alumina no complexo Alumar das empresas Alcoa e BHP Bill iton

Jaacute a Votorantim-CBA localizada em no estado de Satildeo Paulo res-

ponde por 8 da alumina brasileira enquanto Alcan e Hindalco em Minas

Gerais produzem 35 Isso se deve ao fato de a maioria da bauxita de

14

Minas Gerais ser do tipo refrataacuteria o mesmo ocorrendo em Santa Cata-

rina e Goiaacutes esses uacutelt imos que natildeo produzem alumina

Apenas cinco empresas produzem alumiacutenio primaacuterio no paiacutes Voto-

rantim-CBA (Alumiacutenio - SP) Albras (Barcarena - PA) Alumar (Satildeo Luiacutes

- MA) Alcoa (Poccedilos de Caldas - MG) e Novelis (Ouro Preto - MG) A

unidade de reduccedilatildeo do consoacutercio Alumar tem como principais acionistas

as empresas Alcoa Alumiacutenio SA e BHP Bil l iton Metais SA A dis tribui-

ccedilatildeo da produccedilatildeo de alumiacutenio por empresa estaacute na tabela 04

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (1000t) Participaccedilatildeo ()

Votorantim-CBA 4133 317 Albras 4055 311 Alumar 3651 280 Alcoa 782 60 Novelis 417 32 TOTAL 13038 1000

Fonte ABAL 2015

Como grande parte da alumina produzida no Paraacute e no Maranhatildeo

satildeo exportadas estes satildeo o segundo e o terceiro estado na produccedilatildeo de

alumiacutenio respectivamente sendo Satildeo Paulo o maior produtor do Brasil

Natildeo por acaso a Votorantim-CBA estaacute localizada na cidade de Alumiacutenio

- SP

164 A Lavra da Bauxita em Juruti - PA

Para se entender como ocorre a lavra eacute necessaacuterio conhecer o

perf i l do corpo mineral izado da mina A bauxita em Jurut i estaacute localizada

numa profundidade de 25m a 185m sendo um corpo mineral de origem

sedimentar que tem no maacuteximo 6m de espessura O perf i l l i toloacutegico da

mina de Jurut i eacute apresentado na f igura 01

15

Figura 01 Perf i l L i to loacutegico da Mina de Jurut i Fonte ALCOA apud AMARAL 2015

O horizonte abaixo do solo orgacircnico eacute argi loso de coloraccedilatildeo ama-

relada denominada argila belterra formada basicamente por caulinita e

gibbsita Trata-se de uma camada altamente porosa e permeaacutevel apesar

de se argi losa Sua espessura pode variar de 1 a ateacute 12 m (ALCOA apud

AMARAL 2015)

A camada de bauxita nodular eacute formada por estruturas na forma de

noacutedulos com tamanhos entre 05 e 2 cm presos em uma matriz argi losa

similar agrave da cobertura Os noacutedulos podem ser mais aluminosos ou mais

ferruginosos dependendo da altura em que se localiza no perf i l Quanto

maior a profundidade mais ferruginosos eles seratildeo Estatildeo sendo reali-

zados estudos para procurar meacutetodos de concentraccedilatildeo que viabil izem

seu aproveitamento econocircmico A espessura desta camada pode chegar

a 3 m (BRELAZ 2013)

O horizonte seguinte eacute de laterita tambeacutem denominada bauxita fer-

ruginosa onde o elevado teor de fer ro confere uma coloraccedilatildeo escura

Apresenta noacutedulos maiores que podem formar grandes agregados

quando cimentados por oacutexidos de ferro A espessura desta camada eacute

bastante variaacutevel podendo ter de alguns centiacutemetros a 3m (SOUZA

2014)

Na camada de bauxita maciccedila eacute onde ocorre a maior concentraccedilatildeo

16

de gibbsita Haacute tambeacutem a presenccedila tanto de oacutexidos de ferro como de

caulinita mas em uma proporccedilatildeo muito menor Quartzo pode ser encon-

trado mais proacuteximo da zona ferruginosa O topo desta camada eacute mais

massivo e conteacutem pouca argi la Agrave medida que aumenta a profundidade

a camada deixa de ser massiva e passa a se apresentar em blocos com

preenchimento de argi la entre eles Esta camada varia de 35 a 6m

(SOUZA 2014)

No horizonte inferior tem-se a presenccedila de material argi loso e

ainda gibbsita e jaacute natildeo possui importacircncia econocircmica denominado argi la

variegada

A lavra de bauxita em Jurut i eacute feita de modo tradicional a ceacuteu

aberto com a recuperaccedilatildeo da aacuterea sendo feita contemporaneamente com

a extraccedilatildeo do mineacuterio meacutetodo conhecido como lavra em tiras ou strip

mining Nesse meacutetodo a lavra progride por meio de uma seacuterie de corte s

paralelos na forma de trincheiras profundas denominadas de tiras

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material O pro-

cesso eacute realizado esquematicamente conforme a f igura 02

Figura 02 Esquema da lavra strip mining Fonte Souza 2014

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material Na f igura

03 eacute possiacutevel ver uma tira pronta para ser lavrada

17

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada Fonte BRELAZ 2013

A lavra da mina de Jurut i tem a seguinte sequecircncia

a supressatildeo vegetal

b remoccedilatildeo do solo orgacircnico

c decapeamento

d desmonte mecacircnico

e carregamento e

f transporte

Atualmente a exploraccedilatildeo da bauxita em Jurut i acontece em quatro

frentes de lavra todas no platocirc Capiranga Todo mineacuterio vindo das dife-

rentes frentes de lavra passa pelo processo de blendagem isso acontece

devido variaccedilotildees de teores de cada tira

A supressatildeo vegetal consiste no desmatamento de uma aacuterea e em

seguida carregamento a vegetaccedilatildeo destinando-a para sua util izaccedilatildeo f inal

de acordo com as normas ambientais Na mina de juruti a supressatildeo

vegetal eacute realizada por empresas terceir izadas Realiza -se previamente

o afugentamento e captura da fauna e posteriormente o manejo da f lora

para o ref lorestamento da aacuterea minerada

Esta atividade eacute realizada com operadores de moto serra que satildeo

encarregados de cortar arvores de meacutedio e grande porte (Diacircmetro na

Altura do Peito gt 80 cm) e executar o retalhamento das mesmas trans-

formando-as em toras Na f igura 04 eacute possiacutevel verif icar o trabalho dos

operadores de motosserra

18

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras

Fonte AMARAL 2015

Em seguida satildeo ut il izados tratores de es teiras D61 da Komatsu

(f igura 05) para a l impeza da aacuterea desmatada e escavadeiras que auxi-

l iam no carregamento da galhada em caminhotildees que transportam este

material para os depoacutesitos de esteacuteri l que satildeo locais estrateacutegico s de re-

conformaccedilatildeo de aacutereas degradadas com a atividade de lavra

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6

Fonte SOUZA 2014

Na mina de Juruti as galhadas satildeo depositadas no fundo das cavas

para auxiliar na revegetaccedilatildeo de aacutereas jaacute lavradas Jaacute as toras de madei-

ras satildeo transportadas usando-se carregadeiras de rodas WA200 Koma-

tsu e caminhatildeo madeireiro 2423 da Mercedes Bens para serem estoca-

das e direcionadas para o processo f inal junto aos oacutergatildeos competentes

A etapa de Remoccedilatildeo do solo orgacircnico compreende a retirada da

primeira camada do solo de coloraccedilatildeo escura com uma espessura apro-

ximada de 30 cm rica em nutrientes Util iza -se escavadeiras PC400 e

19

caminhotildees basculantes Scania P420 A f igura 06 mostra o momento do

carregamento do caminhatildeo

Figura 06 Carregamento do Topsoil

Fonte AMARAL 2015

O topsoil removido eacute transportado para cima do esteacuteril que foi re-

movido da t ira que jaacute foi lavrada para reconformaccedilatildeo da aacuterea degradada

com o objet ivo de que este solo orgacircnico (r ico em nutriente e contendo

sementes de aacutervores nativas raiacutezes galhos troncos e etc) recomponha

o solo e as aacutervores nativas cresccedilam novamente fazendo um ref loresta-

mento natural meacutetodo chamado de ldquomatildeo de Deusrdquo

Na f igura 07 foi destacado a camada de solo orgacircnico que foi de-

volvido para a aacuterea jaacute minerada Eacute possiacutevel perceber ainda que jaacute haacute

vegetaccedilatildeo oriunda do ref lorestamento natural

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil

Fonte SOUZA 2014

O decapeamento compreende a remoccedilatildeo da camada de esteacuteril que

varia entre 10 e 12 m de espessura A remoccedilatildeo do esteacuteri l eacute feita pela

20

empresa terceirizada UampM para isso ela conta com 04 tratores de estei-

ras TE D11 TCD (para decapeamento das tiras) com capacidade de re-

mover ateacute 44 msup3 de argila por laminada 01 trator de esteiras TE D9 T 01

trator de esteiras TE D6R (para reconformaccedilatildeo do esteacuteri l e apoio) 01

escavadeira EH 365 D com capacidade de movimentar ateacute 45 msup3 por

ciclo 01 escavadeira EH 349D com capacidade de movimentar ateacute 31

msup3 por ciclo (todas da CATERPILLAR) 07 caminhotildees basculante 4844

da Mercedes Bens com capacidade de transportar ateacute 17 msup3 por ciclo

01 moto niveladora para apoio 01 caminhatildeo comboio para abasteci-

mento dos equipamentos e 01 caminhatildeo pipa para umectaccedilatildeo das vias

(AMARAL 2015)

A liberaccedilatildeo do mineacuterio soacute acontece apoacutes a remoccedilatildeo da camada de

laterita Toda laterita removida eacute empurrada para aacuterea de bota fora e

tambeacutem util izada na construccedilatildeo conformaccedilatildeo e manutenccedilatildeo de vias de

acessos principais e intermediaacuterios que servem de traacutefego para maqui-

nas caminhotildees e caminhonetes A maior parte do esteacuteril eacute removida com

a lacircmina dos tratores processo esse que pode ser visto na f igura 0 8

Figura 08 Decapeamento com TE D11

Fonte AMARAL 2015

O desmonte da camada de bauxita eacute realizado no meacutetodo mecacircnico

tambeacutem com tratores TE D11 com auxil io um dispositivo em forma de

gancho denominado ldquo ripperrdquo que f ica acoplado na parte traseira do equi-

pamento que em contato com a rocha eacute capaz fragmentaacute-la Esse pro-

cesso eacute conhecido como escarif icaccedilatildeo A etapa de desmonte do mineacuterio

21

gera matacotildees que devem atender ao topsize (tamanho da capacidade

do britador) da planta que corresponde no a 12 m A f igura 09 mostra

um ripper f incado no mineacuterio realizando a escarif icaccedilatildeo

Figura 09 Escar if icaccedilatildeo com TE D11

Fonte AMARAL 2015

A tira em geral mede 200 m de comprimento e 25 m de largura e eacute

constituiacuteda de uma soacute bancada contendo de 07 ou 08 blocos (25 m X 25

m) As tiras possuem um padratildeo de nomenclatura na ordem alfabeacutetica

que vai de A a Z que satildeo demarcadas pela topografia no local com es-

taqueamento e bandeirolas numeradas

O carregamento e o transporte de mineacuterios satildeo feitos pela empresa

terceir izada O carregamento eacute feito por escavadeiras hidraacuteulicas EH

349D da caterpil lar que possui uma concha com capacidade de carregar

ateacute 31 msup3 de material uma lanccedila que juntamente com o braccedilo podem

alcanccedilar ateacute 6m de profundidade esteiras que lhe permite trafegar em

terrenos de d if iacuteceis acessos giro de 360ordm horaacuterio e anti -horaacuterio Eacute um

equipamento de porte meacutedio e tem capacidade de produzir ateacute 350 th

A f igura 10 mostra a escavadeira sobre a camada de mineacuterio realizando

o carregando no mesmo niacutevel do caminhatildeo o qual eacute visto jaacute cheio na

f igura 11

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

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mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

7

A bauxita eacute o principal mineacuterio da regiatildeo Oeste do Paraacute sendo

explotada pela Mineraccedilatildeo Rio do Norte (MRN) nas minas de Porto Trom-

betas (Oriximinaacute e Terra Santa) e pela Aluminium Company of America

(ALCOA) na mina de Juruti (Juruti) Aleacutem disso a Norsh Hydro t ambeacutem

explota bauxita na cidade de Paragominas (Nordeste do estado) e a Vo-

torantim Metais pretende instalar um complexo para extrair o mineacuterio e

produzir alumina na cidade de Rondon do Paraacute (Sudeste do estado)

Para Sampaio e Neves (2002) o termo bauxita faz alusatildeo agrave rocha

bauxito a qual pode ter as seguintes constituintes principais a boehmita

AlOOH mais comum na Europa diaacutesporo AlO(OH) mais comum na Aacutesia

e a gibbsita Al(OH)3 mais comum em regiotildees de clima Tropical como nas

Ameacutericas do Sul e Central Esses minerais satildeo conhecidos como Oxi -

hidroacutexidos de Alumiacutenio Neste trabalho eacute uti l izado o termo bauxita refe-

rindo-se ao mineacuterio de alumiacutenio

Algumas bauxitas tecircm composiccedilatildeo que se aproxima agrave da gibbsita

todavia em sua maioria formam uma mistura contendo impurezas como

siacutel ica oacutexido de ferro t itacircnio e outros elementos Como consequecircncia a

bauxita natildeo eacute considerada uma espeacutecie mineral 4

De acordo com a aplicaccedilatildeo a bauxita eacute classif ica em metaluacutergica e

natildeo-metaluacutergica (refrataacuteria) A bauxita metaluacutergica eacute aplicada na obten-

ccedilatildeo da alumina que eacute transformada em alumiacutenio A bauxita natildeo -metaluacuter-

gica eacute usada principalmente na induacutestria de refrataacuterios mas sua aplica-

ccedilatildeo se daacute ainda em abrasivos cimentos argi losos induacutestria quiacutemica an-

tiderrapante retardador de chama soldas etc (SAMPAIO e NEVES

2002) Quimicamente a diferenccedila se daacute principalmente pelo teor de oacutexido

de ferro (Fe2O3) que na bauxita metaluacutergica chega a 30 enquanto na

natildeo-metaluacutergica natildeo passa de 5 No Brasil em torno de 92 da bauxita

apresenta altos teores de ferro sendo classif icadas como metaluacutergica

(QUARESMA 2015)

4 Espeacutecie Mineral Para ter essa denominaccedilatildeo eacute necessaacuterio ter as seguintes caracteriacutesticas Estado Soacutelido composiccedilatildeo quiacutemica definida estrutura interna na forma de arranjo geomeacutetrico organizado dos aacutetomos que os constituem origem inorgacircnica e natural A bauxita natildeo atende agrave 2ordf caracteriacutestica

8

As maiores empresas na explotaccedilatildeo de bauxita no mundo satildeo Co-

malco Alcan Alcoa Rio Tinto e BHP na Austraacutelia a CVG na Guineacute e a

MRN no Brasil Os dois maiores produtores de alumiacutenio do mundo satildeo

Estados Unidos e Canadaacute mesmo nenhum deles possuindo reservas de

bauxita sendo totalmente dependentes da importaccedilatildeo do mineacuterio

(IBRAM 2011)

Aleacutem da alumina outras fases tambeacutem podem estar presentes na

bauxita tais como quartzo (SiO2) hematita (Fe2O3) anataacutesio (TiO2) e

caulinita (Al2SiO5) Dessa forma a composiccedilatildeo quiacutemica de amostras des-

tes mineacuterios se destaca por apresentar elevado teor de alumiacutenio (Al)

acompanhado por ferro (Fe) si l iacutecio (Si) e t itacircnio (Ti) Outros eleme ntos

costumam estar presentes poreacutem em quantidades menores como Caacutelcio

(Ca) Potaacutessio (K) Manganecircs (Mn) e Magneacutesio (MgO Menos abundan-

tes ocorrem ainda Boro (B) Baacuterio (Ba) Beriacutel io (Be) Cobalto (Co)

Cromo (Cr) Cobre (Cu) Liacutet io (Li) Molibdecircnio (Mo) Chumbo (Pb) Esta-

nho (Sn) Estrocircncio (Sr) Vanaacutedio (V) Iacute trio (Y) Zinco (Zn) e Zircocircnio (Zr)

como elementos traccedilos ou seja na escala de parte por milhatildeo (ppm)

(SILVA e OLIVEIRA 1992)

Um trabalho mais recente de Leonardi Ladeira e Santos (2010)

com perf is bauxiacuteticos no sudeste do Brasil (Minas Gerais e Satildeo Paulo)

inclui ainda como seus possiacuteveis componentes Pentoacutexido de Foacutesforo

(P2O5) Oacutexido de Soacutedio (Na2O) Gaacutelio (Ga) Nioacutebio (Nb) Rubiacutedio (Rb) e

Toacuterio (Th) todos em ppm

Deve-se ressaltar que haacute outros minerais com alto teor de alumiacutenio

na natureza como a alunita (KAl 3(OH)6(SO4)2 e anort i ta (CaAl2Si2O8)

(SAMPAIO ANDRADE e DUTRA 2005) poreacutem a obtenccedilatildeo de alumiacutenio

a partir desses minerais seria muito cara inviabilizando economicamente

o processo

162 Gecircnese da Bauxita Amazocircnica

A concentraccedilatildeo de elementos quiacutemicos ou minerais acima da abun-

dacircncia normal da crosta terrestre formado por processos geoloacutegicos eacute

denominada depoacutesito mineral (CAVALTI NETO e ROCHA 2010) Os de-

poacutesitos contecircm minerais de mineacuterio que no caso da bauxita eacute a alumina

9

Os depoacutesitos de bauxita da regiatildeo amazocircnica satildeo formados a partir de

processos superf iciais especif icamente em depoacutesitos residuais Esses

depoacutesitos satildeo formados por processos intempeacutericos que atuam tra nsfor-

mando ou concentrando minerais originando assim as jazidas lateriacutet icas

(BIONDI 2004)

A Concentraccedilatildeo de minerais primaacuterios ocorre pela acumulaccedilatildeo re-

lativa do mineral de interesse Eacute o caso do foacutesforo na apatita do ni oacutebio

no pirocloro e do cromo na cromita No caso da formaccedilatildeo de novos

minerais ocorre a destruiccedilatildeo do mineral primaacuterio e formaccedilatildeo de outro

mineral Como exemplo temos a hematita (ferro) anataacutesio (t itacircnio) e a

gibbsita (alumiacutenio) (GIANNINI 2000)

O intemperismo pode ser de trecircs tipos f iacutesico bioloacutegico ou quiacute-

mico O intemperismo fiacutesico causa a fragmentaccedilatildeo da rocha sem promo-

ver mudanccedilas quiacutemicas e ocorre devido a variaccedilotildees no niacutevel de pres-

sotildees que levam agrave fadiga do material O intemperismo bioloacutegico eacute cau-

sado pela accedilatildeo de vegetais a traveacutes da accedilatildeo desagregadora de aacutecido

huacutemico que eacute uma soluccedilatildeo aacutecida resultante da extraccedilatildeo de componentes

orgacircnicos do solo ou do subsolo normalmente huacutemus por soluccedilotildees

aquosas percolantes (LEMES 2014)

Jaacute os processos que levam ao intemperismo quiacutemico satildeo aqueles

que por meio de reaccedilotildees quiacutemicas resultam na decomposiccedilatildeo da estru-

tura dos minerais sendo muito importantes em regiotildees de clima tropical

uacutemido Processos quiacutemicos que atuam sobre os minerais constituintes

das rochas dissoluccedilatildeo oxidaccedilatildeo reduccedilatildeo oxirreduccedilatildeo hidrataccedilatildeo l ixi-

viaccedilatildeo e troca de iacuteons Os fatores envolvidos satildeo faci l idade de acesso

da aacutegua e do ar no material rochoso reatividade do maciccedilo rochoso em

relaccedilatildeo agrave aacutegua grau de agressividade da aacutegua e tempo (LEMES 2014)

Somente o intemperismo quiacutemico eacute capaz de concentrar metais

Ele ocorre porque todos os principais minerais em rochas iacutegneas e me-

tamoacuterf icas e alguns minerais de rochas sedimentares satildeo instaacuteveis na

superfiacutecie da Terra Esses minerais se alteram para novos minerais

estaacuteveis os mais comuns satildeo os argilo -minerais principalmente cauli-

nita montmori l lonita e il ita Satildeo acompanhados por vaacuterios oacutexidos e hi-

10

droacutexidos part icularmente aqueles de ferro alumiacutenio e t i tacircnio Isso ex-

plica a presenccedila desses elementos na baux ita e tambeacutem no seu rejeito

(GIANNINI 2000)

A bauxita se forma em regiotildees tropicais e subtropicais por accedilatildeo

do intemperismo quiacutemico sobre rochas aluminossil icaacutet icas Apesar de ser

frequentemente descrita como um mineacuterio de alumiacutenio a bauxita natildeo eacute

uma espeacutecie mineral propriamente dita mas um material heterogecircneo

formado de uma mistura de hidroacutexidos de alumiacutenio hidratados

([AlOx(OH)3-2x] 0ltxlt1) contendo impurezas A proporccedilatildeo de gibbsita

boehmita e diaacutesporo varia dependendo da localizaccedilatildeo geograacutefica do mi-

neacuterio (JESUS 2011) No Brasil a gibbisita eacute o mineral mais comum na

bauxita

O mineral fonte da gibbsita eacute o feldspato potaacutessio que sob a accedilatildeo

da aacutegua e do aacutecido carbocircnico (ambos geralmente oriundos das chuvas)

reage formando a caulinita o bicarbonato a siacutel ica e l iberando iacuteons de

potaacutessio conforme descrito na equaccedilatildeo abaixo

2KAlSi3O8(s) + 2H2CO3(aq) + H2O = Al2Si2O5(OH)4(s) + 2K+(aq) + K-Feldspato Aacutecido Carbono Aacutegua Caul in i ta Iacuteons Potaacutessio

2HCO3-(aq) + 4SiO2(aq) (i) Bicarbonato Siacute l ica

O Alumiacutenio nessa reaccedilatildeo f ica retido nos minerais argilosos residu-

ais e oacutexidos A extraccedilatildeo de alumiacutenio de si l icatos eacute economicamente pro-

ibit iva entretanto em climas tropicais como na Amazocircnia paraense a

grande disponibi l idade de aacutegua permite o desenvolvimento intenso do

intemperismo quiacutemico de tal forma que a siacutel ica eacute removida da caulinita

e um hidroacutexido de alumiacutenio permanece como resiacuteduo Por isso o depoacutesito

eacute denominado residual (BIONDI 2004)

Se parte da massa da rocha original eacute perdida em soluccedilatildeo durante

o intemperismo a concentraccedilatildeo de Alumiacutenio aumenta ateacute que quantida-

des econocircmicas sejam ating idas no resiacuteduo Dessa forma a caulinita

reagindo com a aacutegua forma a gibbsita e o oacutexido de si l iacutecio conforme re-

presentado na equaccedilatildeo abaixo

11

Al2Si2O5(OH)4(s) + H2O = 2Al(OH)3(s) + 2SiO2(aq) ( i i) Caul ini ta Aacutegua Gibbs i ta Oacutexido de Si l iacutec io

Na praacutetica o produto f inal do intemperismo natildeo eacute o hidroacutexido puro

mas uma mistura de oacutexidos e hidroacutexidos de alumiacutenio com composiccedilatildeo

meacutedia de Al(OH)3 que eacute a Gibbsita (BIONDI 2004) As quantidades das

principais impurezas presentes na bauxita variam com a regiatildeo de ori-

gem causando alteraccedilotildees no aspecto f iacutesico do mineacuterio que pode variar

de um soacutelido marrom-escuro ferruginoso ateacute um soacutelido de cor creme

duro e cristal ino (CONSTANTINO et al 2002)

163 Importacircncia Econocircmica da Bauxita no Brasil

De acordo com Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas de Pesquisa

Mineral (ABPM) os maiores produtores mundiais de bauxita satildeo Austraacute-

lia Indoneacutesia China e Brasil com 30 19 15 e 13 respectiva-

mente do total anual de 260 milhotildees de toneladas (ABPM 2014)

Em 2013 o Brasil produziu 338 milhotildees de toneladas Desse total

a distribuiccedilatildeo por empresa estaacute representada na tabela 01

Tabela 01 Produccedilatildeo Brasileira de Bauxita por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

MRN 173 512 Norsk Hydro 75 222 Alcoa 55 163 VotorantimmdashCBA 29 86 Outras 06 17 TOTAL 338 1000

Fonte ABAL 2014

Vale ressaltar que os dados de produccedilatildeo de bauxita atendem ao

criteacuterio base uacutemida Isso tem a f inal idade de tornaacute-los comparaacuteveis aos

divulgados por vaacuterias fontes Especif icamente no ano de 2013 o teor

meacutedio de umidade da bauxita foi da ordem de 12

Os nuacutemeros de 2013 apontam que a produccedilatildeo nacional de bauxita

apresentou uma leve queda de 18 em relaccedilatildeo ao ano anterior A esta-

bil idade da produccedilatildeo pode ser explicada pela demanda constante e ao

12

custo de energia eleacutetrica tendo em vista que o setor eacute um grande con-

sumidor de energia eleacutetr ica para a produccedilatildeo de alumiacutenio primaacuterio (SAN-

TANA 2014)

O estado do Paraacute continuou sendo o maior produtor nacional do

mineacuterio em 2013 com mais de 29 milhotildees de toneladas de bauxita pro-

duzidas o que representa um percentual de 865 da produccedilatildeo brasi-

leira (SANTANA 2014) Os trecircs municiacutepios paraenses que produziram o

mineacuterio naquele ano foram Oriximinaacute (MRN) Paragominas (Norsk Hydro -

Mineraccedilatildeo Paragominas) e Jurut i (Alcoa)

A part ir de 2014 o projeto Trombetas da Mineraccedilatildeo Rio do Norte

situado no municiacutepio de Oriximinaacute passou a lavrar bauxita em minas

localizadas no municiacutepio de Terra Santa - PA mas o beneficiamento con-

tinua ocorrendo em Porto Trombetas elevando para quatro o nuacutemero de

municiacutepios produtores de mineacuterio de alumiacutenio no Paraacute

Aleacutem do Paraacute a bauxita eacute lavrada em Minas Gerais Satildeo Paulo

Santa Catarina Goiaacutes e Espiacuterito Santo Os 20 municiacutepios produtores de

bauxita nesses 6 estados estatildeo na tabela 02

Tabela 02

Ord Municipio UF CFEM(R$)

01 Paragominas PA 2899298704 02 Oriximinaacute PA 2659403701 03 Terra Santa PA 1547752217 04 Juruti PA 1361088670 05 Satildeo Sebastiatildeo da Vargem Alegre MG 185888440 06 Divinolacircndia SP 59038496 07 Miraiacute MG 43356891 08 Barro Alto GO 34995187 09 Santa Baacuterbara MG 16018373 10 Santa Rita do Novo Destino GO 30831728 11 Poccedilos de Caldas MG 34662671 12 Lavrinhas SP 25233345 13 Correia Pinto SC 14077688 14 Caldas MG 13119314 15 Andradas MG 4217475 16 Itamarati de Minas MG 1251590 17 Senador Amaral MG 1145099 18 Rosaacuterio da Limeira MG 170651 19 Paracatu MG 25872 20 Afonso Claacuteudio ES 12196

TOTAL Fonte DNPM 2016

13

De acordo com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral

(DNPM) em 2015 a mineraccedilatildeo paraense de bauxita recolheu CFEM no

valor de R$ 8467543292 Desse montante Jurut i contribuiu com R$

1361088670 equivalente a 16 do total Levando-se em consideraccedilatildeo

que 65 do valor recolhido satildeo repassados diretamente para o municiacutepio

produtor Jurut i fez jus a R$ 884707635 em 2015 meacutedia de R$

73725636 ao mecircs

Do total da bauxita comercial cerca de 90 eacute usada para a produ-

ccedilatildeo metaluacutergica da cadeia do alumiacutenio (alumina e alumiacutenio primaacuterio) e

o restante 10 usadas para outros f ins como refrataacuterio abrasivo ci-

mentos argilosos velas de igniccedilatildeo quiacutemica (sulfato de alumiacutenio) e ou-

tros (QUARESMA 2015) No Brasil esse percentual chega a 95

A produccedilatildeo nacional de Alumina em 2013 foi de 994Mt distribuiacuteda

em 6 grandes empresas AlunorteNorsk Hydro (Barcarena - PA) Alcoa

(Satildeo Luiacutes - MA e Poccedilos de Caldas - MG) BHP Bill iton (Satildeo Luiacutes - MA)

VotorantimCBA (Alumiacutenio - SP) Alcan (Satildeo Luiacutes - MA) e Hindalco (Ouro

Preto - MG) A produccedilatildeo eacute vista na tabela 03

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

AlunorteNorsk Hydro 5377 541 Alcoa 2186 220 BHP Billiton 1239 124 Votorantim-CBA 0792 80 Outras (Alcan e Hindalco) 0347 35 TOTAL 9941 1000

Fonte ABAL 2015

O estado do Paraacute com a AlunorteNorsk Hydro tambeacutem lidera o

Ranking na produccedilatildeo de Alumina com 541 sendo que empresa locali-

zada em Barcarena recebe bauxita da Norsk Hydro e tambeacutem da MRN

Jaacute a bauxita de Juruti eacute levada para Satildeo Luiacutes no Maranhatildeo estado

que natildeo possui mina de bauxita mas responde por 344 da produccedilatildeo

de alumina no complexo Alumar das empresas Alcoa e BHP Bill iton

Jaacute a Votorantim-CBA localizada em no estado de Satildeo Paulo res-

ponde por 8 da alumina brasileira enquanto Alcan e Hindalco em Minas

Gerais produzem 35 Isso se deve ao fato de a maioria da bauxita de

14

Minas Gerais ser do tipo refrataacuteria o mesmo ocorrendo em Santa Cata-

rina e Goiaacutes esses uacutelt imos que natildeo produzem alumina

Apenas cinco empresas produzem alumiacutenio primaacuterio no paiacutes Voto-

rantim-CBA (Alumiacutenio - SP) Albras (Barcarena - PA) Alumar (Satildeo Luiacutes

- MA) Alcoa (Poccedilos de Caldas - MG) e Novelis (Ouro Preto - MG) A

unidade de reduccedilatildeo do consoacutercio Alumar tem como principais acionistas

as empresas Alcoa Alumiacutenio SA e BHP Bil l iton Metais SA A dis tribui-

ccedilatildeo da produccedilatildeo de alumiacutenio por empresa estaacute na tabela 04

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (1000t) Participaccedilatildeo ()

Votorantim-CBA 4133 317 Albras 4055 311 Alumar 3651 280 Alcoa 782 60 Novelis 417 32 TOTAL 13038 1000

Fonte ABAL 2015

Como grande parte da alumina produzida no Paraacute e no Maranhatildeo

satildeo exportadas estes satildeo o segundo e o terceiro estado na produccedilatildeo de

alumiacutenio respectivamente sendo Satildeo Paulo o maior produtor do Brasil

Natildeo por acaso a Votorantim-CBA estaacute localizada na cidade de Alumiacutenio

- SP

164 A Lavra da Bauxita em Juruti - PA

Para se entender como ocorre a lavra eacute necessaacuterio conhecer o

perf i l do corpo mineral izado da mina A bauxita em Jurut i estaacute localizada

numa profundidade de 25m a 185m sendo um corpo mineral de origem

sedimentar que tem no maacuteximo 6m de espessura O perf i l l i toloacutegico da

mina de Jurut i eacute apresentado na f igura 01

15

Figura 01 Perf i l L i to loacutegico da Mina de Jurut i Fonte ALCOA apud AMARAL 2015

O horizonte abaixo do solo orgacircnico eacute argi loso de coloraccedilatildeo ama-

relada denominada argila belterra formada basicamente por caulinita e

gibbsita Trata-se de uma camada altamente porosa e permeaacutevel apesar

de se argi losa Sua espessura pode variar de 1 a ateacute 12 m (ALCOA apud

AMARAL 2015)

A camada de bauxita nodular eacute formada por estruturas na forma de

noacutedulos com tamanhos entre 05 e 2 cm presos em uma matriz argi losa

similar agrave da cobertura Os noacutedulos podem ser mais aluminosos ou mais

ferruginosos dependendo da altura em que se localiza no perf i l Quanto

maior a profundidade mais ferruginosos eles seratildeo Estatildeo sendo reali-

zados estudos para procurar meacutetodos de concentraccedilatildeo que viabil izem

seu aproveitamento econocircmico A espessura desta camada pode chegar

a 3 m (BRELAZ 2013)

O horizonte seguinte eacute de laterita tambeacutem denominada bauxita fer-

ruginosa onde o elevado teor de fer ro confere uma coloraccedilatildeo escura

Apresenta noacutedulos maiores que podem formar grandes agregados

quando cimentados por oacutexidos de ferro A espessura desta camada eacute

bastante variaacutevel podendo ter de alguns centiacutemetros a 3m (SOUZA

2014)

Na camada de bauxita maciccedila eacute onde ocorre a maior concentraccedilatildeo

16

de gibbsita Haacute tambeacutem a presenccedila tanto de oacutexidos de ferro como de

caulinita mas em uma proporccedilatildeo muito menor Quartzo pode ser encon-

trado mais proacuteximo da zona ferruginosa O topo desta camada eacute mais

massivo e conteacutem pouca argi la Agrave medida que aumenta a profundidade

a camada deixa de ser massiva e passa a se apresentar em blocos com

preenchimento de argi la entre eles Esta camada varia de 35 a 6m

(SOUZA 2014)

No horizonte inferior tem-se a presenccedila de material argi loso e

ainda gibbsita e jaacute natildeo possui importacircncia econocircmica denominado argi la

variegada

A lavra de bauxita em Jurut i eacute feita de modo tradicional a ceacuteu

aberto com a recuperaccedilatildeo da aacuterea sendo feita contemporaneamente com

a extraccedilatildeo do mineacuterio meacutetodo conhecido como lavra em tiras ou strip

mining Nesse meacutetodo a lavra progride por meio de uma seacuterie de corte s

paralelos na forma de trincheiras profundas denominadas de tiras

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material O pro-

cesso eacute realizado esquematicamente conforme a f igura 02

Figura 02 Esquema da lavra strip mining Fonte Souza 2014

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material Na f igura

03 eacute possiacutevel ver uma tira pronta para ser lavrada

17

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada Fonte BRELAZ 2013

A lavra da mina de Jurut i tem a seguinte sequecircncia

a supressatildeo vegetal

b remoccedilatildeo do solo orgacircnico

c decapeamento

d desmonte mecacircnico

e carregamento e

f transporte

Atualmente a exploraccedilatildeo da bauxita em Jurut i acontece em quatro

frentes de lavra todas no platocirc Capiranga Todo mineacuterio vindo das dife-

rentes frentes de lavra passa pelo processo de blendagem isso acontece

devido variaccedilotildees de teores de cada tira

A supressatildeo vegetal consiste no desmatamento de uma aacuterea e em

seguida carregamento a vegetaccedilatildeo destinando-a para sua util izaccedilatildeo f inal

de acordo com as normas ambientais Na mina de juruti a supressatildeo

vegetal eacute realizada por empresas terceir izadas Realiza -se previamente

o afugentamento e captura da fauna e posteriormente o manejo da f lora

para o ref lorestamento da aacuterea minerada

Esta atividade eacute realizada com operadores de moto serra que satildeo

encarregados de cortar arvores de meacutedio e grande porte (Diacircmetro na

Altura do Peito gt 80 cm) e executar o retalhamento das mesmas trans-

formando-as em toras Na f igura 04 eacute possiacutevel verif icar o trabalho dos

operadores de motosserra

18

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras

Fonte AMARAL 2015

Em seguida satildeo ut il izados tratores de es teiras D61 da Komatsu

(f igura 05) para a l impeza da aacuterea desmatada e escavadeiras que auxi-

l iam no carregamento da galhada em caminhotildees que transportam este

material para os depoacutesitos de esteacuteri l que satildeo locais estrateacutegico s de re-

conformaccedilatildeo de aacutereas degradadas com a atividade de lavra

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6

Fonte SOUZA 2014

Na mina de Juruti as galhadas satildeo depositadas no fundo das cavas

para auxiliar na revegetaccedilatildeo de aacutereas jaacute lavradas Jaacute as toras de madei-

ras satildeo transportadas usando-se carregadeiras de rodas WA200 Koma-

tsu e caminhatildeo madeireiro 2423 da Mercedes Bens para serem estoca-

das e direcionadas para o processo f inal junto aos oacutergatildeos competentes

A etapa de Remoccedilatildeo do solo orgacircnico compreende a retirada da

primeira camada do solo de coloraccedilatildeo escura com uma espessura apro-

ximada de 30 cm rica em nutrientes Util iza -se escavadeiras PC400 e

19

caminhotildees basculantes Scania P420 A f igura 06 mostra o momento do

carregamento do caminhatildeo

Figura 06 Carregamento do Topsoil

Fonte AMARAL 2015

O topsoil removido eacute transportado para cima do esteacuteril que foi re-

movido da t ira que jaacute foi lavrada para reconformaccedilatildeo da aacuterea degradada

com o objet ivo de que este solo orgacircnico (r ico em nutriente e contendo

sementes de aacutervores nativas raiacutezes galhos troncos e etc) recomponha

o solo e as aacutervores nativas cresccedilam novamente fazendo um ref loresta-

mento natural meacutetodo chamado de ldquomatildeo de Deusrdquo

Na f igura 07 foi destacado a camada de solo orgacircnico que foi de-

volvido para a aacuterea jaacute minerada Eacute possiacutevel perceber ainda que jaacute haacute

vegetaccedilatildeo oriunda do ref lorestamento natural

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil

Fonte SOUZA 2014

O decapeamento compreende a remoccedilatildeo da camada de esteacuteril que

varia entre 10 e 12 m de espessura A remoccedilatildeo do esteacuteri l eacute feita pela

20

empresa terceirizada UampM para isso ela conta com 04 tratores de estei-

ras TE D11 TCD (para decapeamento das tiras) com capacidade de re-

mover ateacute 44 msup3 de argila por laminada 01 trator de esteiras TE D9 T 01

trator de esteiras TE D6R (para reconformaccedilatildeo do esteacuteri l e apoio) 01

escavadeira EH 365 D com capacidade de movimentar ateacute 45 msup3 por

ciclo 01 escavadeira EH 349D com capacidade de movimentar ateacute 31

msup3 por ciclo (todas da CATERPILLAR) 07 caminhotildees basculante 4844

da Mercedes Bens com capacidade de transportar ateacute 17 msup3 por ciclo

01 moto niveladora para apoio 01 caminhatildeo comboio para abasteci-

mento dos equipamentos e 01 caminhatildeo pipa para umectaccedilatildeo das vias

(AMARAL 2015)

A liberaccedilatildeo do mineacuterio soacute acontece apoacutes a remoccedilatildeo da camada de

laterita Toda laterita removida eacute empurrada para aacuterea de bota fora e

tambeacutem util izada na construccedilatildeo conformaccedilatildeo e manutenccedilatildeo de vias de

acessos principais e intermediaacuterios que servem de traacutefego para maqui-

nas caminhotildees e caminhonetes A maior parte do esteacuteril eacute removida com

a lacircmina dos tratores processo esse que pode ser visto na f igura 0 8

Figura 08 Decapeamento com TE D11

Fonte AMARAL 2015

O desmonte da camada de bauxita eacute realizado no meacutetodo mecacircnico

tambeacutem com tratores TE D11 com auxil io um dispositivo em forma de

gancho denominado ldquo ripperrdquo que f ica acoplado na parte traseira do equi-

pamento que em contato com a rocha eacute capaz fragmentaacute-la Esse pro-

cesso eacute conhecido como escarif icaccedilatildeo A etapa de desmonte do mineacuterio

21

gera matacotildees que devem atender ao topsize (tamanho da capacidade

do britador) da planta que corresponde no a 12 m A f igura 09 mostra

um ripper f incado no mineacuterio realizando a escarif icaccedilatildeo

Figura 09 Escar if icaccedilatildeo com TE D11

Fonte AMARAL 2015

A tira em geral mede 200 m de comprimento e 25 m de largura e eacute

constituiacuteda de uma soacute bancada contendo de 07 ou 08 blocos (25 m X 25

m) As tiras possuem um padratildeo de nomenclatura na ordem alfabeacutetica

que vai de A a Z que satildeo demarcadas pela topografia no local com es-

taqueamento e bandeirolas numeradas

O carregamento e o transporte de mineacuterios satildeo feitos pela empresa

terceir izada O carregamento eacute feito por escavadeiras hidraacuteulicas EH

349D da caterpil lar que possui uma concha com capacidade de carregar

ateacute 31 msup3 de material uma lanccedila que juntamente com o braccedilo podem

alcanccedilar ateacute 6m de profundidade esteiras que lhe permite trafegar em

terrenos de d if iacuteceis acessos giro de 360ordm horaacuterio e anti -horaacuterio Eacute um

equipamento de porte meacutedio e tem capacidade de produzir ateacute 350 th

A f igura 10 mostra a escavadeira sobre a camada de mineacuterio realizando

o carregando no mesmo niacutevel do caminhatildeo o qual eacute visto jaacute cheio na

f igura 11

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

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ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

8

As maiores empresas na explotaccedilatildeo de bauxita no mundo satildeo Co-

malco Alcan Alcoa Rio Tinto e BHP na Austraacutelia a CVG na Guineacute e a

MRN no Brasil Os dois maiores produtores de alumiacutenio do mundo satildeo

Estados Unidos e Canadaacute mesmo nenhum deles possuindo reservas de

bauxita sendo totalmente dependentes da importaccedilatildeo do mineacuterio

(IBRAM 2011)

Aleacutem da alumina outras fases tambeacutem podem estar presentes na

bauxita tais como quartzo (SiO2) hematita (Fe2O3) anataacutesio (TiO2) e

caulinita (Al2SiO5) Dessa forma a composiccedilatildeo quiacutemica de amostras des-

tes mineacuterios se destaca por apresentar elevado teor de alumiacutenio (Al)

acompanhado por ferro (Fe) si l iacutecio (Si) e t itacircnio (Ti) Outros eleme ntos

costumam estar presentes poreacutem em quantidades menores como Caacutelcio

(Ca) Potaacutessio (K) Manganecircs (Mn) e Magneacutesio (MgO Menos abundan-

tes ocorrem ainda Boro (B) Baacuterio (Ba) Beriacutel io (Be) Cobalto (Co)

Cromo (Cr) Cobre (Cu) Liacutet io (Li) Molibdecircnio (Mo) Chumbo (Pb) Esta-

nho (Sn) Estrocircncio (Sr) Vanaacutedio (V) Iacute trio (Y) Zinco (Zn) e Zircocircnio (Zr)

como elementos traccedilos ou seja na escala de parte por milhatildeo (ppm)

(SILVA e OLIVEIRA 1992)

Um trabalho mais recente de Leonardi Ladeira e Santos (2010)

com perf is bauxiacuteticos no sudeste do Brasil (Minas Gerais e Satildeo Paulo)

inclui ainda como seus possiacuteveis componentes Pentoacutexido de Foacutesforo

(P2O5) Oacutexido de Soacutedio (Na2O) Gaacutelio (Ga) Nioacutebio (Nb) Rubiacutedio (Rb) e

Toacuterio (Th) todos em ppm

Deve-se ressaltar que haacute outros minerais com alto teor de alumiacutenio

na natureza como a alunita (KAl 3(OH)6(SO4)2 e anort i ta (CaAl2Si2O8)

(SAMPAIO ANDRADE e DUTRA 2005) poreacutem a obtenccedilatildeo de alumiacutenio

a partir desses minerais seria muito cara inviabilizando economicamente

o processo

162 Gecircnese da Bauxita Amazocircnica

A concentraccedilatildeo de elementos quiacutemicos ou minerais acima da abun-

dacircncia normal da crosta terrestre formado por processos geoloacutegicos eacute

denominada depoacutesito mineral (CAVALTI NETO e ROCHA 2010) Os de-

poacutesitos contecircm minerais de mineacuterio que no caso da bauxita eacute a alumina

9

Os depoacutesitos de bauxita da regiatildeo amazocircnica satildeo formados a partir de

processos superf iciais especif icamente em depoacutesitos residuais Esses

depoacutesitos satildeo formados por processos intempeacutericos que atuam tra nsfor-

mando ou concentrando minerais originando assim as jazidas lateriacutet icas

(BIONDI 2004)

A Concentraccedilatildeo de minerais primaacuterios ocorre pela acumulaccedilatildeo re-

lativa do mineral de interesse Eacute o caso do foacutesforo na apatita do ni oacutebio

no pirocloro e do cromo na cromita No caso da formaccedilatildeo de novos

minerais ocorre a destruiccedilatildeo do mineral primaacuterio e formaccedilatildeo de outro

mineral Como exemplo temos a hematita (ferro) anataacutesio (t itacircnio) e a

gibbsita (alumiacutenio) (GIANNINI 2000)

O intemperismo pode ser de trecircs tipos f iacutesico bioloacutegico ou quiacute-

mico O intemperismo fiacutesico causa a fragmentaccedilatildeo da rocha sem promo-

ver mudanccedilas quiacutemicas e ocorre devido a variaccedilotildees no niacutevel de pres-

sotildees que levam agrave fadiga do material O intemperismo bioloacutegico eacute cau-

sado pela accedilatildeo de vegetais a traveacutes da accedilatildeo desagregadora de aacutecido

huacutemico que eacute uma soluccedilatildeo aacutecida resultante da extraccedilatildeo de componentes

orgacircnicos do solo ou do subsolo normalmente huacutemus por soluccedilotildees

aquosas percolantes (LEMES 2014)

Jaacute os processos que levam ao intemperismo quiacutemico satildeo aqueles

que por meio de reaccedilotildees quiacutemicas resultam na decomposiccedilatildeo da estru-

tura dos minerais sendo muito importantes em regiotildees de clima tropical

uacutemido Processos quiacutemicos que atuam sobre os minerais constituintes

das rochas dissoluccedilatildeo oxidaccedilatildeo reduccedilatildeo oxirreduccedilatildeo hidrataccedilatildeo l ixi-

viaccedilatildeo e troca de iacuteons Os fatores envolvidos satildeo faci l idade de acesso

da aacutegua e do ar no material rochoso reatividade do maciccedilo rochoso em

relaccedilatildeo agrave aacutegua grau de agressividade da aacutegua e tempo (LEMES 2014)

Somente o intemperismo quiacutemico eacute capaz de concentrar metais

Ele ocorre porque todos os principais minerais em rochas iacutegneas e me-

tamoacuterf icas e alguns minerais de rochas sedimentares satildeo instaacuteveis na

superfiacutecie da Terra Esses minerais se alteram para novos minerais

estaacuteveis os mais comuns satildeo os argilo -minerais principalmente cauli-

nita montmori l lonita e il ita Satildeo acompanhados por vaacuterios oacutexidos e hi-

10

droacutexidos part icularmente aqueles de ferro alumiacutenio e t i tacircnio Isso ex-

plica a presenccedila desses elementos na baux ita e tambeacutem no seu rejeito

(GIANNINI 2000)

A bauxita se forma em regiotildees tropicais e subtropicais por accedilatildeo

do intemperismo quiacutemico sobre rochas aluminossil icaacutet icas Apesar de ser

frequentemente descrita como um mineacuterio de alumiacutenio a bauxita natildeo eacute

uma espeacutecie mineral propriamente dita mas um material heterogecircneo

formado de uma mistura de hidroacutexidos de alumiacutenio hidratados

([AlOx(OH)3-2x] 0ltxlt1) contendo impurezas A proporccedilatildeo de gibbsita

boehmita e diaacutesporo varia dependendo da localizaccedilatildeo geograacutefica do mi-

neacuterio (JESUS 2011) No Brasil a gibbisita eacute o mineral mais comum na

bauxita

O mineral fonte da gibbsita eacute o feldspato potaacutessio que sob a accedilatildeo

da aacutegua e do aacutecido carbocircnico (ambos geralmente oriundos das chuvas)

reage formando a caulinita o bicarbonato a siacutel ica e l iberando iacuteons de

potaacutessio conforme descrito na equaccedilatildeo abaixo

2KAlSi3O8(s) + 2H2CO3(aq) + H2O = Al2Si2O5(OH)4(s) + 2K+(aq) + K-Feldspato Aacutecido Carbono Aacutegua Caul in i ta Iacuteons Potaacutessio

2HCO3-(aq) + 4SiO2(aq) (i) Bicarbonato Siacute l ica

O Alumiacutenio nessa reaccedilatildeo f ica retido nos minerais argilosos residu-

ais e oacutexidos A extraccedilatildeo de alumiacutenio de si l icatos eacute economicamente pro-

ibit iva entretanto em climas tropicais como na Amazocircnia paraense a

grande disponibi l idade de aacutegua permite o desenvolvimento intenso do

intemperismo quiacutemico de tal forma que a siacutel ica eacute removida da caulinita

e um hidroacutexido de alumiacutenio permanece como resiacuteduo Por isso o depoacutesito

eacute denominado residual (BIONDI 2004)

Se parte da massa da rocha original eacute perdida em soluccedilatildeo durante

o intemperismo a concentraccedilatildeo de Alumiacutenio aumenta ateacute que quantida-

des econocircmicas sejam ating idas no resiacuteduo Dessa forma a caulinita

reagindo com a aacutegua forma a gibbsita e o oacutexido de si l iacutecio conforme re-

presentado na equaccedilatildeo abaixo

11

Al2Si2O5(OH)4(s) + H2O = 2Al(OH)3(s) + 2SiO2(aq) ( i i) Caul ini ta Aacutegua Gibbs i ta Oacutexido de Si l iacutec io

Na praacutetica o produto f inal do intemperismo natildeo eacute o hidroacutexido puro

mas uma mistura de oacutexidos e hidroacutexidos de alumiacutenio com composiccedilatildeo

meacutedia de Al(OH)3 que eacute a Gibbsita (BIONDI 2004) As quantidades das

principais impurezas presentes na bauxita variam com a regiatildeo de ori-

gem causando alteraccedilotildees no aspecto f iacutesico do mineacuterio que pode variar

de um soacutelido marrom-escuro ferruginoso ateacute um soacutelido de cor creme

duro e cristal ino (CONSTANTINO et al 2002)

163 Importacircncia Econocircmica da Bauxita no Brasil

De acordo com Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas de Pesquisa

Mineral (ABPM) os maiores produtores mundiais de bauxita satildeo Austraacute-

lia Indoneacutesia China e Brasil com 30 19 15 e 13 respectiva-

mente do total anual de 260 milhotildees de toneladas (ABPM 2014)

Em 2013 o Brasil produziu 338 milhotildees de toneladas Desse total

a distribuiccedilatildeo por empresa estaacute representada na tabela 01

Tabela 01 Produccedilatildeo Brasileira de Bauxita por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

MRN 173 512 Norsk Hydro 75 222 Alcoa 55 163 VotorantimmdashCBA 29 86 Outras 06 17 TOTAL 338 1000

Fonte ABAL 2014

Vale ressaltar que os dados de produccedilatildeo de bauxita atendem ao

criteacuterio base uacutemida Isso tem a f inal idade de tornaacute-los comparaacuteveis aos

divulgados por vaacuterias fontes Especif icamente no ano de 2013 o teor

meacutedio de umidade da bauxita foi da ordem de 12

Os nuacutemeros de 2013 apontam que a produccedilatildeo nacional de bauxita

apresentou uma leve queda de 18 em relaccedilatildeo ao ano anterior A esta-

bil idade da produccedilatildeo pode ser explicada pela demanda constante e ao

12

custo de energia eleacutetrica tendo em vista que o setor eacute um grande con-

sumidor de energia eleacutetr ica para a produccedilatildeo de alumiacutenio primaacuterio (SAN-

TANA 2014)

O estado do Paraacute continuou sendo o maior produtor nacional do

mineacuterio em 2013 com mais de 29 milhotildees de toneladas de bauxita pro-

duzidas o que representa um percentual de 865 da produccedilatildeo brasi-

leira (SANTANA 2014) Os trecircs municiacutepios paraenses que produziram o

mineacuterio naquele ano foram Oriximinaacute (MRN) Paragominas (Norsk Hydro -

Mineraccedilatildeo Paragominas) e Jurut i (Alcoa)

A part ir de 2014 o projeto Trombetas da Mineraccedilatildeo Rio do Norte

situado no municiacutepio de Oriximinaacute passou a lavrar bauxita em minas

localizadas no municiacutepio de Terra Santa - PA mas o beneficiamento con-

tinua ocorrendo em Porto Trombetas elevando para quatro o nuacutemero de

municiacutepios produtores de mineacuterio de alumiacutenio no Paraacute

Aleacutem do Paraacute a bauxita eacute lavrada em Minas Gerais Satildeo Paulo

Santa Catarina Goiaacutes e Espiacuterito Santo Os 20 municiacutepios produtores de

bauxita nesses 6 estados estatildeo na tabela 02

Tabela 02

Ord Municipio UF CFEM(R$)

01 Paragominas PA 2899298704 02 Oriximinaacute PA 2659403701 03 Terra Santa PA 1547752217 04 Juruti PA 1361088670 05 Satildeo Sebastiatildeo da Vargem Alegre MG 185888440 06 Divinolacircndia SP 59038496 07 Miraiacute MG 43356891 08 Barro Alto GO 34995187 09 Santa Baacuterbara MG 16018373 10 Santa Rita do Novo Destino GO 30831728 11 Poccedilos de Caldas MG 34662671 12 Lavrinhas SP 25233345 13 Correia Pinto SC 14077688 14 Caldas MG 13119314 15 Andradas MG 4217475 16 Itamarati de Minas MG 1251590 17 Senador Amaral MG 1145099 18 Rosaacuterio da Limeira MG 170651 19 Paracatu MG 25872 20 Afonso Claacuteudio ES 12196

TOTAL Fonte DNPM 2016

13

De acordo com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral

(DNPM) em 2015 a mineraccedilatildeo paraense de bauxita recolheu CFEM no

valor de R$ 8467543292 Desse montante Jurut i contribuiu com R$

1361088670 equivalente a 16 do total Levando-se em consideraccedilatildeo

que 65 do valor recolhido satildeo repassados diretamente para o municiacutepio

produtor Jurut i fez jus a R$ 884707635 em 2015 meacutedia de R$

73725636 ao mecircs

Do total da bauxita comercial cerca de 90 eacute usada para a produ-

ccedilatildeo metaluacutergica da cadeia do alumiacutenio (alumina e alumiacutenio primaacuterio) e

o restante 10 usadas para outros f ins como refrataacuterio abrasivo ci-

mentos argilosos velas de igniccedilatildeo quiacutemica (sulfato de alumiacutenio) e ou-

tros (QUARESMA 2015) No Brasil esse percentual chega a 95

A produccedilatildeo nacional de Alumina em 2013 foi de 994Mt distribuiacuteda

em 6 grandes empresas AlunorteNorsk Hydro (Barcarena - PA) Alcoa

(Satildeo Luiacutes - MA e Poccedilos de Caldas - MG) BHP Bill iton (Satildeo Luiacutes - MA)

VotorantimCBA (Alumiacutenio - SP) Alcan (Satildeo Luiacutes - MA) e Hindalco (Ouro

Preto - MG) A produccedilatildeo eacute vista na tabela 03

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

AlunorteNorsk Hydro 5377 541 Alcoa 2186 220 BHP Billiton 1239 124 Votorantim-CBA 0792 80 Outras (Alcan e Hindalco) 0347 35 TOTAL 9941 1000

Fonte ABAL 2015

O estado do Paraacute com a AlunorteNorsk Hydro tambeacutem lidera o

Ranking na produccedilatildeo de Alumina com 541 sendo que empresa locali-

zada em Barcarena recebe bauxita da Norsk Hydro e tambeacutem da MRN

Jaacute a bauxita de Juruti eacute levada para Satildeo Luiacutes no Maranhatildeo estado

que natildeo possui mina de bauxita mas responde por 344 da produccedilatildeo

de alumina no complexo Alumar das empresas Alcoa e BHP Bill iton

Jaacute a Votorantim-CBA localizada em no estado de Satildeo Paulo res-

ponde por 8 da alumina brasileira enquanto Alcan e Hindalco em Minas

Gerais produzem 35 Isso se deve ao fato de a maioria da bauxita de

14

Minas Gerais ser do tipo refrataacuteria o mesmo ocorrendo em Santa Cata-

rina e Goiaacutes esses uacutelt imos que natildeo produzem alumina

Apenas cinco empresas produzem alumiacutenio primaacuterio no paiacutes Voto-

rantim-CBA (Alumiacutenio - SP) Albras (Barcarena - PA) Alumar (Satildeo Luiacutes

- MA) Alcoa (Poccedilos de Caldas - MG) e Novelis (Ouro Preto - MG) A

unidade de reduccedilatildeo do consoacutercio Alumar tem como principais acionistas

as empresas Alcoa Alumiacutenio SA e BHP Bil l iton Metais SA A dis tribui-

ccedilatildeo da produccedilatildeo de alumiacutenio por empresa estaacute na tabela 04

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (1000t) Participaccedilatildeo ()

Votorantim-CBA 4133 317 Albras 4055 311 Alumar 3651 280 Alcoa 782 60 Novelis 417 32 TOTAL 13038 1000

Fonte ABAL 2015

Como grande parte da alumina produzida no Paraacute e no Maranhatildeo

satildeo exportadas estes satildeo o segundo e o terceiro estado na produccedilatildeo de

alumiacutenio respectivamente sendo Satildeo Paulo o maior produtor do Brasil

Natildeo por acaso a Votorantim-CBA estaacute localizada na cidade de Alumiacutenio

- SP

164 A Lavra da Bauxita em Juruti - PA

Para se entender como ocorre a lavra eacute necessaacuterio conhecer o

perf i l do corpo mineral izado da mina A bauxita em Jurut i estaacute localizada

numa profundidade de 25m a 185m sendo um corpo mineral de origem

sedimentar que tem no maacuteximo 6m de espessura O perf i l l i toloacutegico da

mina de Jurut i eacute apresentado na f igura 01

15

Figura 01 Perf i l L i to loacutegico da Mina de Jurut i Fonte ALCOA apud AMARAL 2015

O horizonte abaixo do solo orgacircnico eacute argi loso de coloraccedilatildeo ama-

relada denominada argila belterra formada basicamente por caulinita e

gibbsita Trata-se de uma camada altamente porosa e permeaacutevel apesar

de se argi losa Sua espessura pode variar de 1 a ateacute 12 m (ALCOA apud

AMARAL 2015)

A camada de bauxita nodular eacute formada por estruturas na forma de

noacutedulos com tamanhos entre 05 e 2 cm presos em uma matriz argi losa

similar agrave da cobertura Os noacutedulos podem ser mais aluminosos ou mais

ferruginosos dependendo da altura em que se localiza no perf i l Quanto

maior a profundidade mais ferruginosos eles seratildeo Estatildeo sendo reali-

zados estudos para procurar meacutetodos de concentraccedilatildeo que viabil izem

seu aproveitamento econocircmico A espessura desta camada pode chegar

a 3 m (BRELAZ 2013)

O horizonte seguinte eacute de laterita tambeacutem denominada bauxita fer-

ruginosa onde o elevado teor de fer ro confere uma coloraccedilatildeo escura

Apresenta noacutedulos maiores que podem formar grandes agregados

quando cimentados por oacutexidos de ferro A espessura desta camada eacute

bastante variaacutevel podendo ter de alguns centiacutemetros a 3m (SOUZA

2014)

Na camada de bauxita maciccedila eacute onde ocorre a maior concentraccedilatildeo

16

de gibbsita Haacute tambeacutem a presenccedila tanto de oacutexidos de ferro como de

caulinita mas em uma proporccedilatildeo muito menor Quartzo pode ser encon-

trado mais proacuteximo da zona ferruginosa O topo desta camada eacute mais

massivo e conteacutem pouca argi la Agrave medida que aumenta a profundidade

a camada deixa de ser massiva e passa a se apresentar em blocos com

preenchimento de argi la entre eles Esta camada varia de 35 a 6m

(SOUZA 2014)

No horizonte inferior tem-se a presenccedila de material argi loso e

ainda gibbsita e jaacute natildeo possui importacircncia econocircmica denominado argi la

variegada

A lavra de bauxita em Jurut i eacute feita de modo tradicional a ceacuteu

aberto com a recuperaccedilatildeo da aacuterea sendo feita contemporaneamente com

a extraccedilatildeo do mineacuterio meacutetodo conhecido como lavra em tiras ou strip

mining Nesse meacutetodo a lavra progride por meio de uma seacuterie de corte s

paralelos na forma de trincheiras profundas denominadas de tiras

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material O pro-

cesso eacute realizado esquematicamente conforme a f igura 02

Figura 02 Esquema da lavra strip mining Fonte Souza 2014

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material Na f igura

03 eacute possiacutevel ver uma tira pronta para ser lavrada

17

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada Fonte BRELAZ 2013

A lavra da mina de Jurut i tem a seguinte sequecircncia

a supressatildeo vegetal

b remoccedilatildeo do solo orgacircnico

c decapeamento

d desmonte mecacircnico

e carregamento e

f transporte

Atualmente a exploraccedilatildeo da bauxita em Jurut i acontece em quatro

frentes de lavra todas no platocirc Capiranga Todo mineacuterio vindo das dife-

rentes frentes de lavra passa pelo processo de blendagem isso acontece

devido variaccedilotildees de teores de cada tira

A supressatildeo vegetal consiste no desmatamento de uma aacuterea e em

seguida carregamento a vegetaccedilatildeo destinando-a para sua util izaccedilatildeo f inal

de acordo com as normas ambientais Na mina de juruti a supressatildeo

vegetal eacute realizada por empresas terceir izadas Realiza -se previamente

o afugentamento e captura da fauna e posteriormente o manejo da f lora

para o ref lorestamento da aacuterea minerada

Esta atividade eacute realizada com operadores de moto serra que satildeo

encarregados de cortar arvores de meacutedio e grande porte (Diacircmetro na

Altura do Peito gt 80 cm) e executar o retalhamento das mesmas trans-

formando-as em toras Na f igura 04 eacute possiacutevel verif icar o trabalho dos

operadores de motosserra

18

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras

Fonte AMARAL 2015

Em seguida satildeo ut il izados tratores de es teiras D61 da Komatsu

(f igura 05) para a l impeza da aacuterea desmatada e escavadeiras que auxi-

l iam no carregamento da galhada em caminhotildees que transportam este

material para os depoacutesitos de esteacuteri l que satildeo locais estrateacutegico s de re-

conformaccedilatildeo de aacutereas degradadas com a atividade de lavra

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6

Fonte SOUZA 2014

Na mina de Juruti as galhadas satildeo depositadas no fundo das cavas

para auxiliar na revegetaccedilatildeo de aacutereas jaacute lavradas Jaacute as toras de madei-

ras satildeo transportadas usando-se carregadeiras de rodas WA200 Koma-

tsu e caminhatildeo madeireiro 2423 da Mercedes Bens para serem estoca-

das e direcionadas para o processo f inal junto aos oacutergatildeos competentes

A etapa de Remoccedilatildeo do solo orgacircnico compreende a retirada da

primeira camada do solo de coloraccedilatildeo escura com uma espessura apro-

ximada de 30 cm rica em nutrientes Util iza -se escavadeiras PC400 e

19

caminhotildees basculantes Scania P420 A f igura 06 mostra o momento do

carregamento do caminhatildeo

Figura 06 Carregamento do Topsoil

Fonte AMARAL 2015

O topsoil removido eacute transportado para cima do esteacuteril que foi re-

movido da t ira que jaacute foi lavrada para reconformaccedilatildeo da aacuterea degradada

com o objet ivo de que este solo orgacircnico (r ico em nutriente e contendo

sementes de aacutervores nativas raiacutezes galhos troncos e etc) recomponha

o solo e as aacutervores nativas cresccedilam novamente fazendo um ref loresta-

mento natural meacutetodo chamado de ldquomatildeo de Deusrdquo

Na f igura 07 foi destacado a camada de solo orgacircnico que foi de-

volvido para a aacuterea jaacute minerada Eacute possiacutevel perceber ainda que jaacute haacute

vegetaccedilatildeo oriunda do ref lorestamento natural

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil

Fonte SOUZA 2014

O decapeamento compreende a remoccedilatildeo da camada de esteacuteril que

varia entre 10 e 12 m de espessura A remoccedilatildeo do esteacuteri l eacute feita pela

20

empresa terceirizada UampM para isso ela conta com 04 tratores de estei-

ras TE D11 TCD (para decapeamento das tiras) com capacidade de re-

mover ateacute 44 msup3 de argila por laminada 01 trator de esteiras TE D9 T 01

trator de esteiras TE D6R (para reconformaccedilatildeo do esteacuteri l e apoio) 01

escavadeira EH 365 D com capacidade de movimentar ateacute 45 msup3 por

ciclo 01 escavadeira EH 349D com capacidade de movimentar ateacute 31

msup3 por ciclo (todas da CATERPILLAR) 07 caminhotildees basculante 4844

da Mercedes Bens com capacidade de transportar ateacute 17 msup3 por ciclo

01 moto niveladora para apoio 01 caminhatildeo comboio para abasteci-

mento dos equipamentos e 01 caminhatildeo pipa para umectaccedilatildeo das vias

(AMARAL 2015)

A liberaccedilatildeo do mineacuterio soacute acontece apoacutes a remoccedilatildeo da camada de

laterita Toda laterita removida eacute empurrada para aacuterea de bota fora e

tambeacutem util izada na construccedilatildeo conformaccedilatildeo e manutenccedilatildeo de vias de

acessos principais e intermediaacuterios que servem de traacutefego para maqui-

nas caminhotildees e caminhonetes A maior parte do esteacuteril eacute removida com

a lacircmina dos tratores processo esse que pode ser visto na f igura 0 8

Figura 08 Decapeamento com TE D11

Fonte AMARAL 2015

O desmonte da camada de bauxita eacute realizado no meacutetodo mecacircnico

tambeacutem com tratores TE D11 com auxil io um dispositivo em forma de

gancho denominado ldquo ripperrdquo que f ica acoplado na parte traseira do equi-

pamento que em contato com a rocha eacute capaz fragmentaacute-la Esse pro-

cesso eacute conhecido como escarif icaccedilatildeo A etapa de desmonte do mineacuterio

21

gera matacotildees que devem atender ao topsize (tamanho da capacidade

do britador) da planta que corresponde no a 12 m A f igura 09 mostra

um ripper f incado no mineacuterio realizando a escarif icaccedilatildeo

Figura 09 Escar if icaccedilatildeo com TE D11

Fonte AMARAL 2015

A tira em geral mede 200 m de comprimento e 25 m de largura e eacute

constituiacuteda de uma soacute bancada contendo de 07 ou 08 blocos (25 m X 25

m) As tiras possuem um padratildeo de nomenclatura na ordem alfabeacutetica

que vai de A a Z que satildeo demarcadas pela topografia no local com es-

taqueamento e bandeirolas numeradas

O carregamento e o transporte de mineacuterios satildeo feitos pela empresa

terceir izada O carregamento eacute feito por escavadeiras hidraacuteulicas EH

349D da caterpil lar que possui uma concha com capacidade de carregar

ateacute 31 msup3 de material uma lanccedila que juntamente com o braccedilo podem

alcanccedilar ateacute 6m de profundidade esteiras que lhe permite trafegar em

terrenos de d if iacuteceis acessos giro de 360ordm horaacuterio e anti -horaacuterio Eacute um

equipamento de porte meacutedio e tem capacidade de produzir ateacute 350 th

A f igura 10 mostra a escavadeira sobre a camada de mineacuterio realizando

o carregando no mesmo niacutevel do caminhatildeo o qual eacute visto jaacute cheio na

f igura 11

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

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mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

9

Os depoacutesitos de bauxita da regiatildeo amazocircnica satildeo formados a partir de

processos superf iciais especif icamente em depoacutesitos residuais Esses

depoacutesitos satildeo formados por processos intempeacutericos que atuam tra nsfor-

mando ou concentrando minerais originando assim as jazidas lateriacutet icas

(BIONDI 2004)

A Concentraccedilatildeo de minerais primaacuterios ocorre pela acumulaccedilatildeo re-

lativa do mineral de interesse Eacute o caso do foacutesforo na apatita do ni oacutebio

no pirocloro e do cromo na cromita No caso da formaccedilatildeo de novos

minerais ocorre a destruiccedilatildeo do mineral primaacuterio e formaccedilatildeo de outro

mineral Como exemplo temos a hematita (ferro) anataacutesio (t itacircnio) e a

gibbsita (alumiacutenio) (GIANNINI 2000)

O intemperismo pode ser de trecircs tipos f iacutesico bioloacutegico ou quiacute-

mico O intemperismo fiacutesico causa a fragmentaccedilatildeo da rocha sem promo-

ver mudanccedilas quiacutemicas e ocorre devido a variaccedilotildees no niacutevel de pres-

sotildees que levam agrave fadiga do material O intemperismo bioloacutegico eacute cau-

sado pela accedilatildeo de vegetais a traveacutes da accedilatildeo desagregadora de aacutecido

huacutemico que eacute uma soluccedilatildeo aacutecida resultante da extraccedilatildeo de componentes

orgacircnicos do solo ou do subsolo normalmente huacutemus por soluccedilotildees

aquosas percolantes (LEMES 2014)

Jaacute os processos que levam ao intemperismo quiacutemico satildeo aqueles

que por meio de reaccedilotildees quiacutemicas resultam na decomposiccedilatildeo da estru-

tura dos minerais sendo muito importantes em regiotildees de clima tropical

uacutemido Processos quiacutemicos que atuam sobre os minerais constituintes

das rochas dissoluccedilatildeo oxidaccedilatildeo reduccedilatildeo oxirreduccedilatildeo hidrataccedilatildeo l ixi-

viaccedilatildeo e troca de iacuteons Os fatores envolvidos satildeo faci l idade de acesso

da aacutegua e do ar no material rochoso reatividade do maciccedilo rochoso em

relaccedilatildeo agrave aacutegua grau de agressividade da aacutegua e tempo (LEMES 2014)

Somente o intemperismo quiacutemico eacute capaz de concentrar metais

Ele ocorre porque todos os principais minerais em rochas iacutegneas e me-

tamoacuterf icas e alguns minerais de rochas sedimentares satildeo instaacuteveis na

superfiacutecie da Terra Esses minerais se alteram para novos minerais

estaacuteveis os mais comuns satildeo os argilo -minerais principalmente cauli-

nita montmori l lonita e il ita Satildeo acompanhados por vaacuterios oacutexidos e hi-

10

droacutexidos part icularmente aqueles de ferro alumiacutenio e t i tacircnio Isso ex-

plica a presenccedila desses elementos na baux ita e tambeacutem no seu rejeito

(GIANNINI 2000)

A bauxita se forma em regiotildees tropicais e subtropicais por accedilatildeo

do intemperismo quiacutemico sobre rochas aluminossil icaacutet icas Apesar de ser

frequentemente descrita como um mineacuterio de alumiacutenio a bauxita natildeo eacute

uma espeacutecie mineral propriamente dita mas um material heterogecircneo

formado de uma mistura de hidroacutexidos de alumiacutenio hidratados

([AlOx(OH)3-2x] 0ltxlt1) contendo impurezas A proporccedilatildeo de gibbsita

boehmita e diaacutesporo varia dependendo da localizaccedilatildeo geograacutefica do mi-

neacuterio (JESUS 2011) No Brasil a gibbisita eacute o mineral mais comum na

bauxita

O mineral fonte da gibbsita eacute o feldspato potaacutessio que sob a accedilatildeo

da aacutegua e do aacutecido carbocircnico (ambos geralmente oriundos das chuvas)

reage formando a caulinita o bicarbonato a siacutel ica e l iberando iacuteons de

potaacutessio conforme descrito na equaccedilatildeo abaixo

2KAlSi3O8(s) + 2H2CO3(aq) + H2O = Al2Si2O5(OH)4(s) + 2K+(aq) + K-Feldspato Aacutecido Carbono Aacutegua Caul in i ta Iacuteons Potaacutessio

2HCO3-(aq) + 4SiO2(aq) (i) Bicarbonato Siacute l ica

O Alumiacutenio nessa reaccedilatildeo f ica retido nos minerais argilosos residu-

ais e oacutexidos A extraccedilatildeo de alumiacutenio de si l icatos eacute economicamente pro-

ibit iva entretanto em climas tropicais como na Amazocircnia paraense a

grande disponibi l idade de aacutegua permite o desenvolvimento intenso do

intemperismo quiacutemico de tal forma que a siacutel ica eacute removida da caulinita

e um hidroacutexido de alumiacutenio permanece como resiacuteduo Por isso o depoacutesito

eacute denominado residual (BIONDI 2004)

Se parte da massa da rocha original eacute perdida em soluccedilatildeo durante

o intemperismo a concentraccedilatildeo de Alumiacutenio aumenta ateacute que quantida-

des econocircmicas sejam ating idas no resiacuteduo Dessa forma a caulinita

reagindo com a aacutegua forma a gibbsita e o oacutexido de si l iacutecio conforme re-

presentado na equaccedilatildeo abaixo

11

Al2Si2O5(OH)4(s) + H2O = 2Al(OH)3(s) + 2SiO2(aq) ( i i) Caul ini ta Aacutegua Gibbs i ta Oacutexido de Si l iacutec io

Na praacutetica o produto f inal do intemperismo natildeo eacute o hidroacutexido puro

mas uma mistura de oacutexidos e hidroacutexidos de alumiacutenio com composiccedilatildeo

meacutedia de Al(OH)3 que eacute a Gibbsita (BIONDI 2004) As quantidades das

principais impurezas presentes na bauxita variam com a regiatildeo de ori-

gem causando alteraccedilotildees no aspecto f iacutesico do mineacuterio que pode variar

de um soacutelido marrom-escuro ferruginoso ateacute um soacutelido de cor creme

duro e cristal ino (CONSTANTINO et al 2002)

163 Importacircncia Econocircmica da Bauxita no Brasil

De acordo com Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas de Pesquisa

Mineral (ABPM) os maiores produtores mundiais de bauxita satildeo Austraacute-

lia Indoneacutesia China e Brasil com 30 19 15 e 13 respectiva-

mente do total anual de 260 milhotildees de toneladas (ABPM 2014)

Em 2013 o Brasil produziu 338 milhotildees de toneladas Desse total

a distribuiccedilatildeo por empresa estaacute representada na tabela 01

Tabela 01 Produccedilatildeo Brasileira de Bauxita por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

MRN 173 512 Norsk Hydro 75 222 Alcoa 55 163 VotorantimmdashCBA 29 86 Outras 06 17 TOTAL 338 1000

Fonte ABAL 2014

Vale ressaltar que os dados de produccedilatildeo de bauxita atendem ao

criteacuterio base uacutemida Isso tem a f inal idade de tornaacute-los comparaacuteveis aos

divulgados por vaacuterias fontes Especif icamente no ano de 2013 o teor

meacutedio de umidade da bauxita foi da ordem de 12

Os nuacutemeros de 2013 apontam que a produccedilatildeo nacional de bauxita

apresentou uma leve queda de 18 em relaccedilatildeo ao ano anterior A esta-

bil idade da produccedilatildeo pode ser explicada pela demanda constante e ao

12

custo de energia eleacutetrica tendo em vista que o setor eacute um grande con-

sumidor de energia eleacutetr ica para a produccedilatildeo de alumiacutenio primaacuterio (SAN-

TANA 2014)

O estado do Paraacute continuou sendo o maior produtor nacional do

mineacuterio em 2013 com mais de 29 milhotildees de toneladas de bauxita pro-

duzidas o que representa um percentual de 865 da produccedilatildeo brasi-

leira (SANTANA 2014) Os trecircs municiacutepios paraenses que produziram o

mineacuterio naquele ano foram Oriximinaacute (MRN) Paragominas (Norsk Hydro -

Mineraccedilatildeo Paragominas) e Jurut i (Alcoa)

A part ir de 2014 o projeto Trombetas da Mineraccedilatildeo Rio do Norte

situado no municiacutepio de Oriximinaacute passou a lavrar bauxita em minas

localizadas no municiacutepio de Terra Santa - PA mas o beneficiamento con-

tinua ocorrendo em Porto Trombetas elevando para quatro o nuacutemero de

municiacutepios produtores de mineacuterio de alumiacutenio no Paraacute

Aleacutem do Paraacute a bauxita eacute lavrada em Minas Gerais Satildeo Paulo

Santa Catarina Goiaacutes e Espiacuterito Santo Os 20 municiacutepios produtores de

bauxita nesses 6 estados estatildeo na tabela 02

Tabela 02

Ord Municipio UF CFEM(R$)

01 Paragominas PA 2899298704 02 Oriximinaacute PA 2659403701 03 Terra Santa PA 1547752217 04 Juruti PA 1361088670 05 Satildeo Sebastiatildeo da Vargem Alegre MG 185888440 06 Divinolacircndia SP 59038496 07 Miraiacute MG 43356891 08 Barro Alto GO 34995187 09 Santa Baacuterbara MG 16018373 10 Santa Rita do Novo Destino GO 30831728 11 Poccedilos de Caldas MG 34662671 12 Lavrinhas SP 25233345 13 Correia Pinto SC 14077688 14 Caldas MG 13119314 15 Andradas MG 4217475 16 Itamarati de Minas MG 1251590 17 Senador Amaral MG 1145099 18 Rosaacuterio da Limeira MG 170651 19 Paracatu MG 25872 20 Afonso Claacuteudio ES 12196

TOTAL Fonte DNPM 2016

13

De acordo com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral

(DNPM) em 2015 a mineraccedilatildeo paraense de bauxita recolheu CFEM no

valor de R$ 8467543292 Desse montante Jurut i contribuiu com R$

1361088670 equivalente a 16 do total Levando-se em consideraccedilatildeo

que 65 do valor recolhido satildeo repassados diretamente para o municiacutepio

produtor Jurut i fez jus a R$ 884707635 em 2015 meacutedia de R$

73725636 ao mecircs

Do total da bauxita comercial cerca de 90 eacute usada para a produ-

ccedilatildeo metaluacutergica da cadeia do alumiacutenio (alumina e alumiacutenio primaacuterio) e

o restante 10 usadas para outros f ins como refrataacuterio abrasivo ci-

mentos argilosos velas de igniccedilatildeo quiacutemica (sulfato de alumiacutenio) e ou-

tros (QUARESMA 2015) No Brasil esse percentual chega a 95

A produccedilatildeo nacional de Alumina em 2013 foi de 994Mt distribuiacuteda

em 6 grandes empresas AlunorteNorsk Hydro (Barcarena - PA) Alcoa

(Satildeo Luiacutes - MA e Poccedilos de Caldas - MG) BHP Bill iton (Satildeo Luiacutes - MA)

VotorantimCBA (Alumiacutenio - SP) Alcan (Satildeo Luiacutes - MA) e Hindalco (Ouro

Preto - MG) A produccedilatildeo eacute vista na tabela 03

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

AlunorteNorsk Hydro 5377 541 Alcoa 2186 220 BHP Billiton 1239 124 Votorantim-CBA 0792 80 Outras (Alcan e Hindalco) 0347 35 TOTAL 9941 1000

Fonte ABAL 2015

O estado do Paraacute com a AlunorteNorsk Hydro tambeacutem lidera o

Ranking na produccedilatildeo de Alumina com 541 sendo que empresa locali-

zada em Barcarena recebe bauxita da Norsk Hydro e tambeacutem da MRN

Jaacute a bauxita de Juruti eacute levada para Satildeo Luiacutes no Maranhatildeo estado

que natildeo possui mina de bauxita mas responde por 344 da produccedilatildeo

de alumina no complexo Alumar das empresas Alcoa e BHP Bill iton

Jaacute a Votorantim-CBA localizada em no estado de Satildeo Paulo res-

ponde por 8 da alumina brasileira enquanto Alcan e Hindalco em Minas

Gerais produzem 35 Isso se deve ao fato de a maioria da bauxita de

14

Minas Gerais ser do tipo refrataacuteria o mesmo ocorrendo em Santa Cata-

rina e Goiaacutes esses uacutelt imos que natildeo produzem alumina

Apenas cinco empresas produzem alumiacutenio primaacuterio no paiacutes Voto-

rantim-CBA (Alumiacutenio - SP) Albras (Barcarena - PA) Alumar (Satildeo Luiacutes

- MA) Alcoa (Poccedilos de Caldas - MG) e Novelis (Ouro Preto - MG) A

unidade de reduccedilatildeo do consoacutercio Alumar tem como principais acionistas

as empresas Alcoa Alumiacutenio SA e BHP Bil l iton Metais SA A dis tribui-

ccedilatildeo da produccedilatildeo de alumiacutenio por empresa estaacute na tabela 04

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (1000t) Participaccedilatildeo ()

Votorantim-CBA 4133 317 Albras 4055 311 Alumar 3651 280 Alcoa 782 60 Novelis 417 32 TOTAL 13038 1000

Fonte ABAL 2015

Como grande parte da alumina produzida no Paraacute e no Maranhatildeo

satildeo exportadas estes satildeo o segundo e o terceiro estado na produccedilatildeo de

alumiacutenio respectivamente sendo Satildeo Paulo o maior produtor do Brasil

Natildeo por acaso a Votorantim-CBA estaacute localizada na cidade de Alumiacutenio

- SP

164 A Lavra da Bauxita em Juruti - PA

Para se entender como ocorre a lavra eacute necessaacuterio conhecer o

perf i l do corpo mineral izado da mina A bauxita em Jurut i estaacute localizada

numa profundidade de 25m a 185m sendo um corpo mineral de origem

sedimentar que tem no maacuteximo 6m de espessura O perf i l l i toloacutegico da

mina de Jurut i eacute apresentado na f igura 01

15

Figura 01 Perf i l L i to loacutegico da Mina de Jurut i Fonte ALCOA apud AMARAL 2015

O horizonte abaixo do solo orgacircnico eacute argi loso de coloraccedilatildeo ama-

relada denominada argila belterra formada basicamente por caulinita e

gibbsita Trata-se de uma camada altamente porosa e permeaacutevel apesar

de se argi losa Sua espessura pode variar de 1 a ateacute 12 m (ALCOA apud

AMARAL 2015)

A camada de bauxita nodular eacute formada por estruturas na forma de

noacutedulos com tamanhos entre 05 e 2 cm presos em uma matriz argi losa

similar agrave da cobertura Os noacutedulos podem ser mais aluminosos ou mais

ferruginosos dependendo da altura em que se localiza no perf i l Quanto

maior a profundidade mais ferruginosos eles seratildeo Estatildeo sendo reali-

zados estudos para procurar meacutetodos de concentraccedilatildeo que viabil izem

seu aproveitamento econocircmico A espessura desta camada pode chegar

a 3 m (BRELAZ 2013)

O horizonte seguinte eacute de laterita tambeacutem denominada bauxita fer-

ruginosa onde o elevado teor de fer ro confere uma coloraccedilatildeo escura

Apresenta noacutedulos maiores que podem formar grandes agregados

quando cimentados por oacutexidos de ferro A espessura desta camada eacute

bastante variaacutevel podendo ter de alguns centiacutemetros a 3m (SOUZA

2014)

Na camada de bauxita maciccedila eacute onde ocorre a maior concentraccedilatildeo

16

de gibbsita Haacute tambeacutem a presenccedila tanto de oacutexidos de ferro como de

caulinita mas em uma proporccedilatildeo muito menor Quartzo pode ser encon-

trado mais proacuteximo da zona ferruginosa O topo desta camada eacute mais

massivo e conteacutem pouca argi la Agrave medida que aumenta a profundidade

a camada deixa de ser massiva e passa a se apresentar em blocos com

preenchimento de argi la entre eles Esta camada varia de 35 a 6m

(SOUZA 2014)

No horizonte inferior tem-se a presenccedila de material argi loso e

ainda gibbsita e jaacute natildeo possui importacircncia econocircmica denominado argi la

variegada

A lavra de bauxita em Jurut i eacute feita de modo tradicional a ceacuteu

aberto com a recuperaccedilatildeo da aacuterea sendo feita contemporaneamente com

a extraccedilatildeo do mineacuterio meacutetodo conhecido como lavra em tiras ou strip

mining Nesse meacutetodo a lavra progride por meio de uma seacuterie de corte s

paralelos na forma de trincheiras profundas denominadas de tiras

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material O pro-

cesso eacute realizado esquematicamente conforme a f igura 02

Figura 02 Esquema da lavra strip mining Fonte Souza 2014

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material Na f igura

03 eacute possiacutevel ver uma tira pronta para ser lavrada

17

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada Fonte BRELAZ 2013

A lavra da mina de Jurut i tem a seguinte sequecircncia

a supressatildeo vegetal

b remoccedilatildeo do solo orgacircnico

c decapeamento

d desmonte mecacircnico

e carregamento e

f transporte

Atualmente a exploraccedilatildeo da bauxita em Jurut i acontece em quatro

frentes de lavra todas no platocirc Capiranga Todo mineacuterio vindo das dife-

rentes frentes de lavra passa pelo processo de blendagem isso acontece

devido variaccedilotildees de teores de cada tira

A supressatildeo vegetal consiste no desmatamento de uma aacuterea e em

seguida carregamento a vegetaccedilatildeo destinando-a para sua util izaccedilatildeo f inal

de acordo com as normas ambientais Na mina de juruti a supressatildeo

vegetal eacute realizada por empresas terceir izadas Realiza -se previamente

o afugentamento e captura da fauna e posteriormente o manejo da f lora

para o ref lorestamento da aacuterea minerada

Esta atividade eacute realizada com operadores de moto serra que satildeo

encarregados de cortar arvores de meacutedio e grande porte (Diacircmetro na

Altura do Peito gt 80 cm) e executar o retalhamento das mesmas trans-

formando-as em toras Na f igura 04 eacute possiacutevel verif icar o trabalho dos

operadores de motosserra

18

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras

Fonte AMARAL 2015

Em seguida satildeo ut il izados tratores de es teiras D61 da Komatsu

(f igura 05) para a l impeza da aacuterea desmatada e escavadeiras que auxi-

l iam no carregamento da galhada em caminhotildees que transportam este

material para os depoacutesitos de esteacuteri l que satildeo locais estrateacutegico s de re-

conformaccedilatildeo de aacutereas degradadas com a atividade de lavra

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6

Fonte SOUZA 2014

Na mina de Juruti as galhadas satildeo depositadas no fundo das cavas

para auxiliar na revegetaccedilatildeo de aacutereas jaacute lavradas Jaacute as toras de madei-

ras satildeo transportadas usando-se carregadeiras de rodas WA200 Koma-

tsu e caminhatildeo madeireiro 2423 da Mercedes Bens para serem estoca-

das e direcionadas para o processo f inal junto aos oacutergatildeos competentes

A etapa de Remoccedilatildeo do solo orgacircnico compreende a retirada da

primeira camada do solo de coloraccedilatildeo escura com uma espessura apro-

ximada de 30 cm rica em nutrientes Util iza -se escavadeiras PC400 e

19

caminhotildees basculantes Scania P420 A f igura 06 mostra o momento do

carregamento do caminhatildeo

Figura 06 Carregamento do Topsoil

Fonte AMARAL 2015

O topsoil removido eacute transportado para cima do esteacuteril que foi re-

movido da t ira que jaacute foi lavrada para reconformaccedilatildeo da aacuterea degradada

com o objet ivo de que este solo orgacircnico (r ico em nutriente e contendo

sementes de aacutervores nativas raiacutezes galhos troncos e etc) recomponha

o solo e as aacutervores nativas cresccedilam novamente fazendo um ref loresta-

mento natural meacutetodo chamado de ldquomatildeo de Deusrdquo

Na f igura 07 foi destacado a camada de solo orgacircnico que foi de-

volvido para a aacuterea jaacute minerada Eacute possiacutevel perceber ainda que jaacute haacute

vegetaccedilatildeo oriunda do ref lorestamento natural

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil

Fonte SOUZA 2014

O decapeamento compreende a remoccedilatildeo da camada de esteacuteril que

varia entre 10 e 12 m de espessura A remoccedilatildeo do esteacuteri l eacute feita pela

20

empresa terceirizada UampM para isso ela conta com 04 tratores de estei-

ras TE D11 TCD (para decapeamento das tiras) com capacidade de re-

mover ateacute 44 msup3 de argila por laminada 01 trator de esteiras TE D9 T 01

trator de esteiras TE D6R (para reconformaccedilatildeo do esteacuteri l e apoio) 01

escavadeira EH 365 D com capacidade de movimentar ateacute 45 msup3 por

ciclo 01 escavadeira EH 349D com capacidade de movimentar ateacute 31

msup3 por ciclo (todas da CATERPILLAR) 07 caminhotildees basculante 4844

da Mercedes Bens com capacidade de transportar ateacute 17 msup3 por ciclo

01 moto niveladora para apoio 01 caminhatildeo comboio para abasteci-

mento dos equipamentos e 01 caminhatildeo pipa para umectaccedilatildeo das vias

(AMARAL 2015)

A liberaccedilatildeo do mineacuterio soacute acontece apoacutes a remoccedilatildeo da camada de

laterita Toda laterita removida eacute empurrada para aacuterea de bota fora e

tambeacutem util izada na construccedilatildeo conformaccedilatildeo e manutenccedilatildeo de vias de

acessos principais e intermediaacuterios que servem de traacutefego para maqui-

nas caminhotildees e caminhonetes A maior parte do esteacuteril eacute removida com

a lacircmina dos tratores processo esse que pode ser visto na f igura 0 8

Figura 08 Decapeamento com TE D11

Fonte AMARAL 2015

O desmonte da camada de bauxita eacute realizado no meacutetodo mecacircnico

tambeacutem com tratores TE D11 com auxil io um dispositivo em forma de

gancho denominado ldquo ripperrdquo que f ica acoplado na parte traseira do equi-

pamento que em contato com a rocha eacute capaz fragmentaacute-la Esse pro-

cesso eacute conhecido como escarif icaccedilatildeo A etapa de desmonte do mineacuterio

21

gera matacotildees que devem atender ao topsize (tamanho da capacidade

do britador) da planta que corresponde no a 12 m A f igura 09 mostra

um ripper f incado no mineacuterio realizando a escarif icaccedilatildeo

Figura 09 Escar if icaccedilatildeo com TE D11

Fonte AMARAL 2015

A tira em geral mede 200 m de comprimento e 25 m de largura e eacute

constituiacuteda de uma soacute bancada contendo de 07 ou 08 blocos (25 m X 25

m) As tiras possuem um padratildeo de nomenclatura na ordem alfabeacutetica

que vai de A a Z que satildeo demarcadas pela topografia no local com es-

taqueamento e bandeirolas numeradas

O carregamento e o transporte de mineacuterios satildeo feitos pela empresa

terceir izada O carregamento eacute feito por escavadeiras hidraacuteulicas EH

349D da caterpil lar que possui uma concha com capacidade de carregar

ateacute 31 msup3 de material uma lanccedila que juntamente com o braccedilo podem

alcanccedilar ateacute 6m de profundidade esteiras que lhe permite trafegar em

terrenos de d if iacuteceis acessos giro de 360ordm horaacuterio e anti -horaacuterio Eacute um

equipamento de porte meacutedio e tem capacidade de produzir ateacute 350 th

A f igura 10 mostra a escavadeira sobre a camada de mineacuterio realizando

o carregando no mesmo niacutevel do caminhatildeo o qual eacute visto jaacute cheio na

f igura 11

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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lthttpwwwabalorgbraluminiohistoria-do-aluminiogt Acesso em 14 mai 2015

ABPM Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas e Pesquisa Mineral BAUXITA Dispo-

niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

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rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

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Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

10

droacutexidos part icularmente aqueles de ferro alumiacutenio e t i tacircnio Isso ex-

plica a presenccedila desses elementos na baux ita e tambeacutem no seu rejeito

(GIANNINI 2000)

A bauxita se forma em regiotildees tropicais e subtropicais por accedilatildeo

do intemperismo quiacutemico sobre rochas aluminossil icaacutet icas Apesar de ser

frequentemente descrita como um mineacuterio de alumiacutenio a bauxita natildeo eacute

uma espeacutecie mineral propriamente dita mas um material heterogecircneo

formado de uma mistura de hidroacutexidos de alumiacutenio hidratados

([AlOx(OH)3-2x] 0ltxlt1) contendo impurezas A proporccedilatildeo de gibbsita

boehmita e diaacutesporo varia dependendo da localizaccedilatildeo geograacutefica do mi-

neacuterio (JESUS 2011) No Brasil a gibbisita eacute o mineral mais comum na

bauxita

O mineral fonte da gibbsita eacute o feldspato potaacutessio que sob a accedilatildeo

da aacutegua e do aacutecido carbocircnico (ambos geralmente oriundos das chuvas)

reage formando a caulinita o bicarbonato a siacutel ica e l iberando iacuteons de

potaacutessio conforme descrito na equaccedilatildeo abaixo

2KAlSi3O8(s) + 2H2CO3(aq) + H2O = Al2Si2O5(OH)4(s) + 2K+(aq) + K-Feldspato Aacutecido Carbono Aacutegua Caul in i ta Iacuteons Potaacutessio

2HCO3-(aq) + 4SiO2(aq) (i) Bicarbonato Siacute l ica

O Alumiacutenio nessa reaccedilatildeo f ica retido nos minerais argilosos residu-

ais e oacutexidos A extraccedilatildeo de alumiacutenio de si l icatos eacute economicamente pro-

ibit iva entretanto em climas tropicais como na Amazocircnia paraense a

grande disponibi l idade de aacutegua permite o desenvolvimento intenso do

intemperismo quiacutemico de tal forma que a siacutel ica eacute removida da caulinita

e um hidroacutexido de alumiacutenio permanece como resiacuteduo Por isso o depoacutesito

eacute denominado residual (BIONDI 2004)

Se parte da massa da rocha original eacute perdida em soluccedilatildeo durante

o intemperismo a concentraccedilatildeo de Alumiacutenio aumenta ateacute que quantida-

des econocircmicas sejam ating idas no resiacuteduo Dessa forma a caulinita

reagindo com a aacutegua forma a gibbsita e o oacutexido de si l iacutecio conforme re-

presentado na equaccedilatildeo abaixo

11

Al2Si2O5(OH)4(s) + H2O = 2Al(OH)3(s) + 2SiO2(aq) ( i i) Caul ini ta Aacutegua Gibbs i ta Oacutexido de Si l iacutec io

Na praacutetica o produto f inal do intemperismo natildeo eacute o hidroacutexido puro

mas uma mistura de oacutexidos e hidroacutexidos de alumiacutenio com composiccedilatildeo

meacutedia de Al(OH)3 que eacute a Gibbsita (BIONDI 2004) As quantidades das

principais impurezas presentes na bauxita variam com a regiatildeo de ori-

gem causando alteraccedilotildees no aspecto f iacutesico do mineacuterio que pode variar

de um soacutelido marrom-escuro ferruginoso ateacute um soacutelido de cor creme

duro e cristal ino (CONSTANTINO et al 2002)

163 Importacircncia Econocircmica da Bauxita no Brasil

De acordo com Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas de Pesquisa

Mineral (ABPM) os maiores produtores mundiais de bauxita satildeo Austraacute-

lia Indoneacutesia China e Brasil com 30 19 15 e 13 respectiva-

mente do total anual de 260 milhotildees de toneladas (ABPM 2014)

Em 2013 o Brasil produziu 338 milhotildees de toneladas Desse total

a distribuiccedilatildeo por empresa estaacute representada na tabela 01

Tabela 01 Produccedilatildeo Brasileira de Bauxita por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

MRN 173 512 Norsk Hydro 75 222 Alcoa 55 163 VotorantimmdashCBA 29 86 Outras 06 17 TOTAL 338 1000

Fonte ABAL 2014

Vale ressaltar que os dados de produccedilatildeo de bauxita atendem ao

criteacuterio base uacutemida Isso tem a f inal idade de tornaacute-los comparaacuteveis aos

divulgados por vaacuterias fontes Especif icamente no ano de 2013 o teor

meacutedio de umidade da bauxita foi da ordem de 12

Os nuacutemeros de 2013 apontam que a produccedilatildeo nacional de bauxita

apresentou uma leve queda de 18 em relaccedilatildeo ao ano anterior A esta-

bil idade da produccedilatildeo pode ser explicada pela demanda constante e ao

12

custo de energia eleacutetrica tendo em vista que o setor eacute um grande con-

sumidor de energia eleacutetr ica para a produccedilatildeo de alumiacutenio primaacuterio (SAN-

TANA 2014)

O estado do Paraacute continuou sendo o maior produtor nacional do

mineacuterio em 2013 com mais de 29 milhotildees de toneladas de bauxita pro-

duzidas o que representa um percentual de 865 da produccedilatildeo brasi-

leira (SANTANA 2014) Os trecircs municiacutepios paraenses que produziram o

mineacuterio naquele ano foram Oriximinaacute (MRN) Paragominas (Norsk Hydro -

Mineraccedilatildeo Paragominas) e Jurut i (Alcoa)

A part ir de 2014 o projeto Trombetas da Mineraccedilatildeo Rio do Norte

situado no municiacutepio de Oriximinaacute passou a lavrar bauxita em minas

localizadas no municiacutepio de Terra Santa - PA mas o beneficiamento con-

tinua ocorrendo em Porto Trombetas elevando para quatro o nuacutemero de

municiacutepios produtores de mineacuterio de alumiacutenio no Paraacute

Aleacutem do Paraacute a bauxita eacute lavrada em Minas Gerais Satildeo Paulo

Santa Catarina Goiaacutes e Espiacuterito Santo Os 20 municiacutepios produtores de

bauxita nesses 6 estados estatildeo na tabela 02

Tabela 02

Ord Municipio UF CFEM(R$)

01 Paragominas PA 2899298704 02 Oriximinaacute PA 2659403701 03 Terra Santa PA 1547752217 04 Juruti PA 1361088670 05 Satildeo Sebastiatildeo da Vargem Alegre MG 185888440 06 Divinolacircndia SP 59038496 07 Miraiacute MG 43356891 08 Barro Alto GO 34995187 09 Santa Baacuterbara MG 16018373 10 Santa Rita do Novo Destino GO 30831728 11 Poccedilos de Caldas MG 34662671 12 Lavrinhas SP 25233345 13 Correia Pinto SC 14077688 14 Caldas MG 13119314 15 Andradas MG 4217475 16 Itamarati de Minas MG 1251590 17 Senador Amaral MG 1145099 18 Rosaacuterio da Limeira MG 170651 19 Paracatu MG 25872 20 Afonso Claacuteudio ES 12196

TOTAL Fonte DNPM 2016

13

De acordo com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral

(DNPM) em 2015 a mineraccedilatildeo paraense de bauxita recolheu CFEM no

valor de R$ 8467543292 Desse montante Jurut i contribuiu com R$

1361088670 equivalente a 16 do total Levando-se em consideraccedilatildeo

que 65 do valor recolhido satildeo repassados diretamente para o municiacutepio

produtor Jurut i fez jus a R$ 884707635 em 2015 meacutedia de R$

73725636 ao mecircs

Do total da bauxita comercial cerca de 90 eacute usada para a produ-

ccedilatildeo metaluacutergica da cadeia do alumiacutenio (alumina e alumiacutenio primaacuterio) e

o restante 10 usadas para outros f ins como refrataacuterio abrasivo ci-

mentos argilosos velas de igniccedilatildeo quiacutemica (sulfato de alumiacutenio) e ou-

tros (QUARESMA 2015) No Brasil esse percentual chega a 95

A produccedilatildeo nacional de Alumina em 2013 foi de 994Mt distribuiacuteda

em 6 grandes empresas AlunorteNorsk Hydro (Barcarena - PA) Alcoa

(Satildeo Luiacutes - MA e Poccedilos de Caldas - MG) BHP Bill iton (Satildeo Luiacutes - MA)

VotorantimCBA (Alumiacutenio - SP) Alcan (Satildeo Luiacutes - MA) e Hindalco (Ouro

Preto - MG) A produccedilatildeo eacute vista na tabela 03

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

AlunorteNorsk Hydro 5377 541 Alcoa 2186 220 BHP Billiton 1239 124 Votorantim-CBA 0792 80 Outras (Alcan e Hindalco) 0347 35 TOTAL 9941 1000

Fonte ABAL 2015

O estado do Paraacute com a AlunorteNorsk Hydro tambeacutem lidera o

Ranking na produccedilatildeo de Alumina com 541 sendo que empresa locali-

zada em Barcarena recebe bauxita da Norsk Hydro e tambeacutem da MRN

Jaacute a bauxita de Juruti eacute levada para Satildeo Luiacutes no Maranhatildeo estado

que natildeo possui mina de bauxita mas responde por 344 da produccedilatildeo

de alumina no complexo Alumar das empresas Alcoa e BHP Bill iton

Jaacute a Votorantim-CBA localizada em no estado de Satildeo Paulo res-

ponde por 8 da alumina brasileira enquanto Alcan e Hindalco em Minas

Gerais produzem 35 Isso se deve ao fato de a maioria da bauxita de

14

Minas Gerais ser do tipo refrataacuteria o mesmo ocorrendo em Santa Cata-

rina e Goiaacutes esses uacutelt imos que natildeo produzem alumina

Apenas cinco empresas produzem alumiacutenio primaacuterio no paiacutes Voto-

rantim-CBA (Alumiacutenio - SP) Albras (Barcarena - PA) Alumar (Satildeo Luiacutes

- MA) Alcoa (Poccedilos de Caldas - MG) e Novelis (Ouro Preto - MG) A

unidade de reduccedilatildeo do consoacutercio Alumar tem como principais acionistas

as empresas Alcoa Alumiacutenio SA e BHP Bil l iton Metais SA A dis tribui-

ccedilatildeo da produccedilatildeo de alumiacutenio por empresa estaacute na tabela 04

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (1000t) Participaccedilatildeo ()

Votorantim-CBA 4133 317 Albras 4055 311 Alumar 3651 280 Alcoa 782 60 Novelis 417 32 TOTAL 13038 1000

Fonte ABAL 2015

Como grande parte da alumina produzida no Paraacute e no Maranhatildeo

satildeo exportadas estes satildeo o segundo e o terceiro estado na produccedilatildeo de

alumiacutenio respectivamente sendo Satildeo Paulo o maior produtor do Brasil

Natildeo por acaso a Votorantim-CBA estaacute localizada na cidade de Alumiacutenio

- SP

164 A Lavra da Bauxita em Juruti - PA

Para se entender como ocorre a lavra eacute necessaacuterio conhecer o

perf i l do corpo mineral izado da mina A bauxita em Jurut i estaacute localizada

numa profundidade de 25m a 185m sendo um corpo mineral de origem

sedimentar que tem no maacuteximo 6m de espessura O perf i l l i toloacutegico da

mina de Jurut i eacute apresentado na f igura 01

15

Figura 01 Perf i l L i to loacutegico da Mina de Jurut i Fonte ALCOA apud AMARAL 2015

O horizonte abaixo do solo orgacircnico eacute argi loso de coloraccedilatildeo ama-

relada denominada argila belterra formada basicamente por caulinita e

gibbsita Trata-se de uma camada altamente porosa e permeaacutevel apesar

de se argi losa Sua espessura pode variar de 1 a ateacute 12 m (ALCOA apud

AMARAL 2015)

A camada de bauxita nodular eacute formada por estruturas na forma de

noacutedulos com tamanhos entre 05 e 2 cm presos em uma matriz argi losa

similar agrave da cobertura Os noacutedulos podem ser mais aluminosos ou mais

ferruginosos dependendo da altura em que se localiza no perf i l Quanto

maior a profundidade mais ferruginosos eles seratildeo Estatildeo sendo reali-

zados estudos para procurar meacutetodos de concentraccedilatildeo que viabil izem

seu aproveitamento econocircmico A espessura desta camada pode chegar

a 3 m (BRELAZ 2013)

O horizonte seguinte eacute de laterita tambeacutem denominada bauxita fer-

ruginosa onde o elevado teor de fer ro confere uma coloraccedilatildeo escura

Apresenta noacutedulos maiores que podem formar grandes agregados

quando cimentados por oacutexidos de ferro A espessura desta camada eacute

bastante variaacutevel podendo ter de alguns centiacutemetros a 3m (SOUZA

2014)

Na camada de bauxita maciccedila eacute onde ocorre a maior concentraccedilatildeo

16

de gibbsita Haacute tambeacutem a presenccedila tanto de oacutexidos de ferro como de

caulinita mas em uma proporccedilatildeo muito menor Quartzo pode ser encon-

trado mais proacuteximo da zona ferruginosa O topo desta camada eacute mais

massivo e conteacutem pouca argi la Agrave medida que aumenta a profundidade

a camada deixa de ser massiva e passa a se apresentar em blocos com

preenchimento de argi la entre eles Esta camada varia de 35 a 6m

(SOUZA 2014)

No horizonte inferior tem-se a presenccedila de material argi loso e

ainda gibbsita e jaacute natildeo possui importacircncia econocircmica denominado argi la

variegada

A lavra de bauxita em Jurut i eacute feita de modo tradicional a ceacuteu

aberto com a recuperaccedilatildeo da aacuterea sendo feita contemporaneamente com

a extraccedilatildeo do mineacuterio meacutetodo conhecido como lavra em tiras ou strip

mining Nesse meacutetodo a lavra progride por meio de uma seacuterie de corte s

paralelos na forma de trincheiras profundas denominadas de tiras

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material O pro-

cesso eacute realizado esquematicamente conforme a f igura 02

Figura 02 Esquema da lavra strip mining Fonte Souza 2014

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material Na f igura

03 eacute possiacutevel ver uma tira pronta para ser lavrada

17

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada Fonte BRELAZ 2013

A lavra da mina de Jurut i tem a seguinte sequecircncia

a supressatildeo vegetal

b remoccedilatildeo do solo orgacircnico

c decapeamento

d desmonte mecacircnico

e carregamento e

f transporte

Atualmente a exploraccedilatildeo da bauxita em Jurut i acontece em quatro

frentes de lavra todas no platocirc Capiranga Todo mineacuterio vindo das dife-

rentes frentes de lavra passa pelo processo de blendagem isso acontece

devido variaccedilotildees de teores de cada tira

A supressatildeo vegetal consiste no desmatamento de uma aacuterea e em

seguida carregamento a vegetaccedilatildeo destinando-a para sua util izaccedilatildeo f inal

de acordo com as normas ambientais Na mina de juruti a supressatildeo

vegetal eacute realizada por empresas terceir izadas Realiza -se previamente

o afugentamento e captura da fauna e posteriormente o manejo da f lora

para o ref lorestamento da aacuterea minerada

Esta atividade eacute realizada com operadores de moto serra que satildeo

encarregados de cortar arvores de meacutedio e grande porte (Diacircmetro na

Altura do Peito gt 80 cm) e executar o retalhamento das mesmas trans-

formando-as em toras Na f igura 04 eacute possiacutevel verif icar o trabalho dos

operadores de motosserra

18

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras

Fonte AMARAL 2015

Em seguida satildeo ut il izados tratores de es teiras D61 da Komatsu

(f igura 05) para a l impeza da aacuterea desmatada e escavadeiras que auxi-

l iam no carregamento da galhada em caminhotildees que transportam este

material para os depoacutesitos de esteacuteri l que satildeo locais estrateacutegico s de re-

conformaccedilatildeo de aacutereas degradadas com a atividade de lavra

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6

Fonte SOUZA 2014

Na mina de Juruti as galhadas satildeo depositadas no fundo das cavas

para auxiliar na revegetaccedilatildeo de aacutereas jaacute lavradas Jaacute as toras de madei-

ras satildeo transportadas usando-se carregadeiras de rodas WA200 Koma-

tsu e caminhatildeo madeireiro 2423 da Mercedes Bens para serem estoca-

das e direcionadas para o processo f inal junto aos oacutergatildeos competentes

A etapa de Remoccedilatildeo do solo orgacircnico compreende a retirada da

primeira camada do solo de coloraccedilatildeo escura com uma espessura apro-

ximada de 30 cm rica em nutrientes Util iza -se escavadeiras PC400 e

19

caminhotildees basculantes Scania P420 A f igura 06 mostra o momento do

carregamento do caminhatildeo

Figura 06 Carregamento do Topsoil

Fonte AMARAL 2015

O topsoil removido eacute transportado para cima do esteacuteril que foi re-

movido da t ira que jaacute foi lavrada para reconformaccedilatildeo da aacuterea degradada

com o objet ivo de que este solo orgacircnico (r ico em nutriente e contendo

sementes de aacutervores nativas raiacutezes galhos troncos e etc) recomponha

o solo e as aacutervores nativas cresccedilam novamente fazendo um ref loresta-

mento natural meacutetodo chamado de ldquomatildeo de Deusrdquo

Na f igura 07 foi destacado a camada de solo orgacircnico que foi de-

volvido para a aacuterea jaacute minerada Eacute possiacutevel perceber ainda que jaacute haacute

vegetaccedilatildeo oriunda do ref lorestamento natural

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil

Fonte SOUZA 2014

O decapeamento compreende a remoccedilatildeo da camada de esteacuteril que

varia entre 10 e 12 m de espessura A remoccedilatildeo do esteacuteri l eacute feita pela

20

empresa terceirizada UampM para isso ela conta com 04 tratores de estei-

ras TE D11 TCD (para decapeamento das tiras) com capacidade de re-

mover ateacute 44 msup3 de argila por laminada 01 trator de esteiras TE D9 T 01

trator de esteiras TE D6R (para reconformaccedilatildeo do esteacuteri l e apoio) 01

escavadeira EH 365 D com capacidade de movimentar ateacute 45 msup3 por

ciclo 01 escavadeira EH 349D com capacidade de movimentar ateacute 31

msup3 por ciclo (todas da CATERPILLAR) 07 caminhotildees basculante 4844

da Mercedes Bens com capacidade de transportar ateacute 17 msup3 por ciclo

01 moto niveladora para apoio 01 caminhatildeo comboio para abasteci-

mento dos equipamentos e 01 caminhatildeo pipa para umectaccedilatildeo das vias

(AMARAL 2015)

A liberaccedilatildeo do mineacuterio soacute acontece apoacutes a remoccedilatildeo da camada de

laterita Toda laterita removida eacute empurrada para aacuterea de bota fora e

tambeacutem util izada na construccedilatildeo conformaccedilatildeo e manutenccedilatildeo de vias de

acessos principais e intermediaacuterios que servem de traacutefego para maqui-

nas caminhotildees e caminhonetes A maior parte do esteacuteril eacute removida com

a lacircmina dos tratores processo esse que pode ser visto na f igura 0 8

Figura 08 Decapeamento com TE D11

Fonte AMARAL 2015

O desmonte da camada de bauxita eacute realizado no meacutetodo mecacircnico

tambeacutem com tratores TE D11 com auxil io um dispositivo em forma de

gancho denominado ldquo ripperrdquo que f ica acoplado na parte traseira do equi-

pamento que em contato com a rocha eacute capaz fragmentaacute-la Esse pro-

cesso eacute conhecido como escarif icaccedilatildeo A etapa de desmonte do mineacuterio

21

gera matacotildees que devem atender ao topsize (tamanho da capacidade

do britador) da planta que corresponde no a 12 m A f igura 09 mostra

um ripper f incado no mineacuterio realizando a escarif icaccedilatildeo

Figura 09 Escar if icaccedilatildeo com TE D11

Fonte AMARAL 2015

A tira em geral mede 200 m de comprimento e 25 m de largura e eacute

constituiacuteda de uma soacute bancada contendo de 07 ou 08 blocos (25 m X 25

m) As tiras possuem um padratildeo de nomenclatura na ordem alfabeacutetica

que vai de A a Z que satildeo demarcadas pela topografia no local com es-

taqueamento e bandeirolas numeradas

O carregamento e o transporte de mineacuterios satildeo feitos pela empresa

terceir izada O carregamento eacute feito por escavadeiras hidraacuteulicas EH

349D da caterpil lar que possui uma concha com capacidade de carregar

ateacute 31 msup3 de material uma lanccedila que juntamente com o braccedilo podem

alcanccedilar ateacute 6m de profundidade esteiras que lhe permite trafegar em

terrenos de d if iacuteceis acessos giro de 360ordm horaacuterio e anti -horaacuterio Eacute um

equipamento de porte meacutedio e tem capacidade de produzir ateacute 350 th

A f igura 10 mostra a escavadeira sobre a camada de mineacuterio realizando

o carregando no mesmo niacutevel do caminhatildeo o qual eacute visto jaacute cheio na

f igura 11

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

ABAL Associaccedilatildeo Brasileira do Alumiacutenio Histoacuteria do Alumiacutenio Disponiacutevel em

lthttpwwwabalorgbraluminiohistoria-do-aluminiogt Acesso em 14 mai 2015

ABPM Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas e Pesquisa Mineral BAUXITA Dispo-

niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

ALCOA Juruti Disponiacutevel em httpswwwalcoacombrasilptinfo_pageJu-

rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

Propriedades para Futuras Aplicaccedilotildees In International Workshop Advances in

Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

11

Al2Si2O5(OH)4(s) + H2O = 2Al(OH)3(s) + 2SiO2(aq) ( i i) Caul ini ta Aacutegua Gibbs i ta Oacutexido de Si l iacutec io

Na praacutetica o produto f inal do intemperismo natildeo eacute o hidroacutexido puro

mas uma mistura de oacutexidos e hidroacutexidos de alumiacutenio com composiccedilatildeo

meacutedia de Al(OH)3 que eacute a Gibbsita (BIONDI 2004) As quantidades das

principais impurezas presentes na bauxita variam com a regiatildeo de ori-

gem causando alteraccedilotildees no aspecto f iacutesico do mineacuterio que pode variar

de um soacutelido marrom-escuro ferruginoso ateacute um soacutelido de cor creme

duro e cristal ino (CONSTANTINO et al 2002)

163 Importacircncia Econocircmica da Bauxita no Brasil

De acordo com Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas de Pesquisa

Mineral (ABPM) os maiores produtores mundiais de bauxita satildeo Austraacute-

lia Indoneacutesia China e Brasil com 30 19 15 e 13 respectiva-

mente do total anual de 260 milhotildees de toneladas (ABPM 2014)

Em 2013 o Brasil produziu 338 milhotildees de toneladas Desse total

a distribuiccedilatildeo por empresa estaacute representada na tabela 01

Tabela 01 Produccedilatildeo Brasileira de Bauxita por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

MRN 173 512 Norsk Hydro 75 222 Alcoa 55 163 VotorantimmdashCBA 29 86 Outras 06 17 TOTAL 338 1000

Fonte ABAL 2014

Vale ressaltar que os dados de produccedilatildeo de bauxita atendem ao

criteacuterio base uacutemida Isso tem a f inal idade de tornaacute-los comparaacuteveis aos

divulgados por vaacuterias fontes Especif icamente no ano de 2013 o teor

meacutedio de umidade da bauxita foi da ordem de 12

Os nuacutemeros de 2013 apontam que a produccedilatildeo nacional de bauxita

apresentou uma leve queda de 18 em relaccedilatildeo ao ano anterior A esta-

bil idade da produccedilatildeo pode ser explicada pela demanda constante e ao

12

custo de energia eleacutetrica tendo em vista que o setor eacute um grande con-

sumidor de energia eleacutetr ica para a produccedilatildeo de alumiacutenio primaacuterio (SAN-

TANA 2014)

O estado do Paraacute continuou sendo o maior produtor nacional do

mineacuterio em 2013 com mais de 29 milhotildees de toneladas de bauxita pro-

duzidas o que representa um percentual de 865 da produccedilatildeo brasi-

leira (SANTANA 2014) Os trecircs municiacutepios paraenses que produziram o

mineacuterio naquele ano foram Oriximinaacute (MRN) Paragominas (Norsk Hydro -

Mineraccedilatildeo Paragominas) e Jurut i (Alcoa)

A part ir de 2014 o projeto Trombetas da Mineraccedilatildeo Rio do Norte

situado no municiacutepio de Oriximinaacute passou a lavrar bauxita em minas

localizadas no municiacutepio de Terra Santa - PA mas o beneficiamento con-

tinua ocorrendo em Porto Trombetas elevando para quatro o nuacutemero de

municiacutepios produtores de mineacuterio de alumiacutenio no Paraacute

Aleacutem do Paraacute a bauxita eacute lavrada em Minas Gerais Satildeo Paulo

Santa Catarina Goiaacutes e Espiacuterito Santo Os 20 municiacutepios produtores de

bauxita nesses 6 estados estatildeo na tabela 02

Tabela 02

Ord Municipio UF CFEM(R$)

01 Paragominas PA 2899298704 02 Oriximinaacute PA 2659403701 03 Terra Santa PA 1547752217 04 Juruti PA 1361088670 05 Satildeo Sebastiatildeo da Vargem Alegre MG 185888440 06 Divinolacircndia SP 59038496 07 Miraiacute MG 43356891 08 Barro Alto GO 34995187 09 Santa Baacuterbara MG 16018373 10 Santa Rita do Novo Destino GO 30831728 11 Poccedilos de Caldas MG 34662671 12 Lavrinhas SP 25233345 13 Correia Pinto SC 14077688 14 Caldas MG 13119314 15 Andradas MG 4217475 16 Itamarati de Minas MG 1251590 17 Senador Amaral MG 1145099 18 Rosaacuterio da Limeira MG 170651 19 Paracatu MG 25872 20 Afonso Claacuteudio ES 12196

TOTAL Fonte DNPM 2016

13

De acordo com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral

(DNPM) em 2015 a mineraccedilatildeo paraense de bauxita recolheu CFEM no

valor de R$ 8467543292 Desse montante Jurut i contribuiu com R$

1361088670 equivalente a 16 do total Levando-se em consideraccedilatildeo

que 65 do valor recolhido satildeo repassados diretamente para o municiacutepio

produtor Jurut i fez jus a R$ 884707635 em 2015 meacutedia de R$

73725636 ao mecircs

Do total da bauxita comercial cerca de 90 eacute usada para a produ-

ccedilatildeo metaluacutergica da cadeia do alumiacutenio (alumina e alumiacutenio primaacuterio) e

o restante 10 usadas para outros f ins como refrataacuterio abrasivo ci-

mentos argilosos velas de igniccedilatildeo quiacutemica (sulfato de alumiacutenio) e ou-

tros (QUARESMA 2015) No Brasil esse percentual chega a 95

A produccedilatildeo nacional de Alumina em 2013 foi de 994Mt distribuiacuteda

em 6 grandes empresas AlunorteNorsk Hydro (Barcarena - PA) Alcoa

(Satildeo Luiacutes - MA e Poccedilos de Caldas - MG) BHP Bill iton (Satildeo Luiacutes - MA)

VotorantimCBA (Alumiacutenio - SP) Alcan (Satildeo Luiacutes - MA) e Hindalco (Ouro

Preto - MG) A produccedilatildeo eacute vista na tabela 03

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

AlunorteNorsk Hydro 5377 541 Alcoa 2186 220 BHP Billiton 1239 124 Votorantim-CBA 0792 80 Outras (Alcan e Hindalco) 0347 35 TOTAL 9941 1000

Fonte ABAL 2015

O estado do Paraacute com a AlunorteNorsk Hydro tambeacutem lidera o

Ranking na produccedilatildeo de Alumina com 541 sendo que empresa locali-

zada em Barcarena recebe bauxita da Norsk Hydro e tambeacutem da MRN

Jaacute a bauxita de Juruti eacute levada para Satildeo Luiacutes no Maranhatildeo estado

que natildeo possui mina de bauxita mas responde por 344 da produccedilatildeo

de alumina no complexo Alumar das empresas Alcoa e BHP Bill iton

Jaacute a Votorantim-CBA localizada em no estado de Satildeo Paulo res-

ponde por 8 da alumina brasileira enquanto Alcan e Hindalco em Minas

Gerais produzem 35 Isso se deve ao fato de a maioria da bauxita de

14

Minas Gerais ser do tipo refrataacuteria o mesmo ocorrendo em Santa Cata-

rina e Goiaacutes esses uacutelt imos que natildeo produzem alumina

Apenas cinco empresas produzem alumiacutenio primaacuterio no paiacutes Voto-

rantim-CBA (Alumiacutenio - SP) Albras (Barcarena - PA) Alumar (Satildeo Luiacutes

- MA) Alcoa (Poccedilos de Caldas - MG) e Novelis (Ouro Preto - MG) A

unidade de reduccedilatildeo do consoacutercio Alumar tem como principais acionistas

as empresas Alcoa Alumiacutenio SA e BHP Bil l iton Metais SA A dis tribui-

ccedilatildeo da produccedilatildeo de alumiacutenio por empresa estaacute na tabela 04

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (1000t) Participaccedilatildeo ()

Votorantim-CBA 4133 317 Albras 4055 311 Alumar 3651 280 Alcoa 782 60 Novelis 417 32 TOTAL 13038 1000

Fonte ABAL 2015

Como grande parte da alumina produzida no Paraacute e no Maranhatildeo

satildeo exportadas estes satildeo o segundo e o terceiro estado na produccedilatildeo de

alumiacutenio respectivamente sendo Satildeo Paulo o maior produtor do Brasil

Natildeo por acaso a Votorantim-CBA estaacute localizada na cidade de Alumiacutenio

- SP

164 A Lavra da Bauxita em Juruti - PA

Para se entender como ocorre a lavra eacute necessaacuterio conhecer o

perf i l do corpo mineral izado da mina A bauxita em Jurut i estaacute localizada

numa profundidade de 25m a 185m sendo um corpo mineral de origem

sedimentar que tem no maacuteximo 6m de espessura O perf i l l i toloacutegico da

mina de Jurut i eacute apresentado na f igura 01

15

Figura 01 Perf i l L i to loacutegico da Mina de Jurut i Fonte ALCOA apud AMARAL 2015

O horizonte abaixo do solo orgacircnico eacute argi loso de coloraccedilatildeo ama-

relada denominada argila belterra formada basicamente por caulinita e

gibbsita Trata-se de uma camada altamente porosa e permeaacutevel apesar

de se argi losa Sua espessura pode variar de 1 a ateacute 12 m (ALCOA apud

AMARAL 2015)

A camada de bauxita nodular eacute formada por estruturas na forma de

noacutedulos com tamanhos entre 05 e 2 cm presos em uma matriz argi losa

similar agrave da cobertura Os noacutedulos podem ser mais aluminosos ou mais

ferruginosos dependendo da altura em que se localiza no perf i l Quanto

maior a profundidade mais ferruginosos eles seratildeo Estatildeo sendo reali-

zados estudos para procurar meacutetodos de concentraccedilatildeo que viabil izem

seu aproveitamento econocircmico A espessura desta camada pode chegar

a 3 m (BRELAZ 2013)

O horizonte seguinte eacute de laterita tambeacutem denominada bauxita fer-

ruginosa onde o elevado teor de fer ro confere uma coloraccedilatildeo escura

Apresenta noacutedulos maiores que podem formar grandes agregados

quando cimentados por oacutexidos de ferro A espessura desta camada eacute

bastante variaacutevel podendo ter de alguns centiacutemetros a 3m (SOUZA

2014)

Na camada de bauxita maciccedila eacute onde ocorre a maior concentraccedilatildeo

16

de gibbsita Haacute tambeacutem a presenccedila tanto de oacutexidos de ferro como de

caulinita mas em uma proporccedilatildeo muito menor Quartzo pode ser encon-

trado mais proacuteximo da zona ferruginosa O topo desta camada eacute mais

massivo e conteacutem pouca argi la Agrave medida que aumenta a profundidade

a camada deixa de ser massiva e passa a se apresentar em blocos com

preenchimento de argi la entre eles Esta camada varia de 35 a 6m

(SOUZA 2014)

No horizonte inferior tem-se a presenccedila de material argi loso e

ainda gibbsita e jaacute natildeo possui importacircncia econocircmica denominado argi la

variegada

A lavra de bauxita em Jurut i eacute feita de modo tradicional a ceacuteu

aberto com a recuperaccedilatildeo da aacuterea sendo feita contemporaneamente com

a extraccedilatildeo do mineacuterio meacutetodo conhecido como lavra em tiras ou strip

mining Nesse meacutetodo a lavra progride por meio de uma seacuterie de corte s

paralelos na forma de trincheiras profundas denominadas de tiras

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material O pro-

cesso eacute realizado esquematicamente conforme a f igura 02

Figura 02 Esquema da lavra strip mining Fonte Souza 2014

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material Na f igura

03 eacute possiacutevel ver uma tira pronta para ser lavrada

17

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada Fonte BRELAZ 2013

A lavra da mina de Jurut i tem a seguinte sequecircncia

a supressatildeo vegetal

b remoccedilatildeo do solo orgacircnico

c decapeamento

d desmonte mecacircnico

e carregamento e

f transporte

Atualmente a exploraccedilatildeo da bauxita em Jurut i acontece em quatro

frentes de lavra todas no platocirc Capiranga Todo mineacuterio vindo das dife-

rentes frentes de lavra passa pelo processo de blendagem isso acontece

devido variaccedilotildees de teores de cada tira

A supressatildeo vegetal consiste no desmatamento de uma aacuterea e em

seguida carregamento a vegetaccedilatildeo destinando-a para sua util izaccedilatildeo f inal

de acordo com as normas ambientais Na mina de juruti a supressatildeo

vegetal eacute realizada por empresas terceir izadas Realiza -se previamente

o afugentamento e captura da fauna e posteriormente o manejo da f lora

para o ref lorestamento da aacuterea minerada

Esta atividade eacute realizada com operadores de moto serra que satildeo

encarregados de cortar arvores de meacutedio e grande porte (Diacircmetro na

Altura do Peito gt 80 cm) e executar o retalhamento das mesmas trans-

formando-as em toras Na f igura 04 eacute possiacutevel verif icar o trabalho dos

operadores de motosserra

18

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras

Fonte AMARAL 2015

Em seguida satildeo ut il izados tratores de es teiras D61 da Komatsu

(f igura 05) para a l impeza da aacuterea desmatada e escavadeiras que auxi-

l iam no carregamento da galhada em caminhotildees que transportam este

material para os depoacutesitos de esteacuteri l que satildeo locais estrateacutegico s de re-

conformaccedilatildeo de aacutereas degradadas com a atividade de lavra

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6

Fonte SOUZA 2014

Na mina de Juruti as galhadas satildeo depositadas no fundo das cavas

para auxiliar na revegetaccedilatildeo de aacutereas jaacute lavradas Jaacute as toras de madei-

ras satildeo transportadas usando-se carregadeiras de rodas WA200 Koma-

tsu e caminhatildeo madeireiro 2423 da Mercedes Bens para serem estoca-

das e direcionadas para o processo f inal junto aos oacutergatildeos competentes

A etapa de Remoccedilatildeo do solo orgacircnico compreende a retirada da

primeira camada do solo de coloraccedilatildeo escura com uma espessura apro-

ximada de 30 cm rica em nutrientes Util iza -se escavadeiras PC400 e

19

caminhotildees basculantes Scania P420 A f igura 06 mostra o momento do

carregamento do caminhatildeo

Figura 06 Carregamento do Topsoil

Fonte AMARAL 2015

O topsoil removido eacute transportado para cima do esteacuteril que foi re-

movido da t ira que jaacute foi lavrada para reconformaccedilatildeo da aacuterea degradada

com o objet ivo de que este solo orgacircnico (r ico em nutriente e contendo

sementes de aacutervores nativas raiacutezes galhos troncos e etc) recomponha

o solo e as aacutervores nativas cresccedilam novamente fazendo um ref loresta-

mento natural meacutetodo chamado de ldquomatildeo de Deusrdquo

Na f igura 07 foi destacado a camada de solo orgacircnico que foi de-

volvido para a aacuterea jaacute minerada Eacute possiacutevel perceber ainda que jaacute haacute

vegetaccedilatildeo oriunda do ref lorestamento natural

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil

Fonte SOUZA 2014

O decapeamento compreende a remoccedilatildeo da camada de esteacuteril que

varia entre 10 e 12 m de espessura A remoccedilatildeo do esteacuteri l eacute feita pela

20

empresa terceirizada UampM para isso ela conta com 04 tratores de estei-

ras TE D11 TCD (para decapeamento das tiras) com capacidade de re-

mover ateacute 44 msup3 de argila por laminada 01 trator de esteiras TE D9 T 01

trator de esteiras TE D6R (para reconformaccedilatildeo do esteacuteri l e apoio) 01

escavadeira EH 365 D com capacidade de movimentar ateacute 45 msup3 por

ciclo 01 escavadeira EH 349D com capacidade de movimentar ateacute 31

msup3 por ciclo (todas da CATERPILLAR) 07 caminhotildees basculante 4844

da Mercedes Bens com capacidade de transportar ateacute 17 msup3 por ciclo

01 moto niveladora para apoio 01 caminhatildeo comboio para abasteci-

mento dos equipamentos e 01 caminhatildeo pipa para umectaccedilatildeo das vias

(AMARAL 2015)

A liberaccedilatildeo do mineacuterio soacute acontece apoacutes a remoccedilatildeo da camada de

laterita Toda laterita removida eacute empurrada para aacuterea de bota fora e

tambeacutem util izada na construccedilatildeo conformaccedilatildeo e manutenccedilatildeo de vias de

acessos principais e intermediaacuterios que servem de traacutefego para maqui-

nas caminhotildees e caminhonetes A maior parte do esteacuteril eacute removida com

a lacircmina dos tratores processo esse que pode ser visto na f igura 0 8

Figura 08 Decapeamento com TE D11

Fonte AMARAL 2015

O desmonte da camada de bauxita eacute realizado no meacutetodo mecacircnico

tambeacutem com tratores TE D11 com auxil io um dispositivo em forma de

gancho denominado ldquo ripperrdquo que f ica acoplado na parte traseira do equi-

pamento que em contato com a rocha eacute capaz fragmentaacute-la Esse pro-

cesso eacute conhecido como escarif icaccedilatildeo A etapa de desmonte do mineacuterio

21

gera matacotildees que devem atender ao topsize (tamanho da capacidade

do britador) da planta que corresponde no a 12 m A f igura 09 mostra

um ripper f incado no mineacuterio realizando a escarif icaccedilatildeo

Figura 09 Escar if icaccedilatildeo com TE D11

Fonte AMARAL 2015

A tira em geral mede 200 m de comprimento e 25 m de largura e eacute

constituiacuteda de uma soacute bancada contendo de 07 ou 08 blocos (25 m X 25

m) As tiras possuem um padratildeo de nomenclatura na ordem alfabeacutetica

que vai de A a Z que satildeo demarcadas pela topografia no local com es-

taqueamento e bandeirolas numeradas

O carregamento e o transporte de mineacuterios satildeo feitos pela empresa

terceir izada O carregamento eacute feito por escavadeiras hidraacuteulicas EH

349D da caterpil lar que possui uma concha com capacidade de carregar

ateacute 31 msup3 de material uma lanccedila que juntamente com o braccedilo podem

alcanccedilar ateacute 6m de profundidade esteiras que lhe permite trafegar em

terrenos de d if iacuteceis acessos giro de 360ordm horaacuterio e anti -horaacuterio Eacute um

equipamento de porte meacutedio e tem capacidade de produzir ateacute 350 th

A f igura 10 mostra a escavadeira sobre a camada de mineacuterio realizando

o carregando no mesmo niacutevel do caminhatildeo o qual eacute visto jaacute cheio na

f igura 11

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

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mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

12

custo de energia eleacutetrica tendo em vista que o setor eacute um grande con-

sumidor de energia eleacutetr ica para a produccedilatildeo de alumiacutenio primaacuterio (SAN-

TANA 2014)

O estado do Paraacute continuou sendo o maior produtor nacional do

mineacuterio em 2013 com mais de 29 milhotildees de toneladas de bauxita pro-

duzidas o que representa um percentual de 865 da produccedilatildeo brasi-

leira (SANTANA 2014) Os trecircs municiacutepios paraenses que produziram o

mineacuterio naquele ano foram Oriximinaacute (MRN) Paragominas (Norsk Hydro -

Mineraccedilatildeo Paragominas) e Jurut i (Alcoa)

A part ir de 2014 o projeto Trombetas da Mineraccedilatildeo Rio do Norte

situado no municiacutepio de Oriximinaacute passou a lavrar bauxita em minas

localizadas no municiacutepio de Terra Santa - PA mas o beneficiamento con-

tinua ocorrendo em Porto Trombetas elevando para quatro o nuacutemero de

municiacutepios produtores de mineacuterio de alumiacutenio no Paraacute

Aleacutem do Paraacute a bauxita eacute lavrada em Minas Gerais Satildeo Paulo

Santa Catarina Goiaacutes e Espiacuterito Santo Os 20 municiacutepios produtores de

bauxita nesses 6 estados estatildeo na tabela 02

Tabela 02

Ord Municipio UF CFEM(R$)

01 Paragominas PA 2899298704 02 Oriximinaacute PA 2659403701 03 Terra Santa PA 1547752217 04 Juruti PA 1361088670 05 Satildeo Sebastiatildeo da Vargem Alegre MG 185888440 06 Divinolacircndia SP 59038496 07 Miraiacute MG 43356891 08 Barro Alto GO 34995187 09 Santa Baacuterbara MG 16018373 10 Santa Rita do Novo Destino GO 30831728 11 Poccedilos de Caldas MG 34662671 12 Lavrinhas SP 25233345 13 Correia Pinto SC 14077688 14 Caldas MG 13119314 15 Andradas MG 4217475 16 Itamarati de Minas MG 1251590 17 Senador Amaral MG 1145099 18 Rosaacuterio da Limeira MG 170651 19 Paracatu MG 25872 20 Afonso Claacuteudio ES 12196

TOTAL Fonte DNPM 2016

13

De acordo com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral

(DNPM) em 2015 a mineraccedilatildeo paraense de bauxita recolheu CFEM no

valor de R$ 8467543292 Desse montante Jurut i contribuiu com R$

1361088670 equivalente a 16 do total Levando-se em consideraccedilatildeo

que 65 do valor recolhido satildeo repassados diretamente para o municiacutepio

produtor Jurut i fez jus a R$ 884707635 em 2015 meacutedia de R$

73725636 ao mecircs

Do total da bauxita comercial cerca de 90 eacute usada para a produ-

ccedilatildeo metaluacutergica da cadeia do alumiacutenio (alumina e alumiacutenio primaacuterio) e

o restante 10 usadas para outros f ins como refrataacuterio abrasivo ci-

mentos argilosos velas de igniccedilatildeo quiacutemica (sulfato de alumiacutenio) e ou-

tros (QUARESMA 2015) No Brasil esse percentual chega a 95

A produccedilatildeo nacional de Alumina em 2013 foi de 994Mt distribuiacuteda

em 6 grandes empresas AlunorteNorsk Hydro (Barcarena - PA) Alcoa

(Satildeo Luiacutes - MA e Poccedilos de Caldas - MG) BHP Bill iton (Satildeo Luiacutes - MA)

VotorantimCBA (Alumiacutenio - SP) Alcan (Satildeo Luiacutes - MA) e Hindalco (Ouro

Preto - MG) A produccedilatildeo eacute vista na tabela 03

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

AlunorteNorsk Hydro 5377 541 Alcoa 2186 220 BHP Billiton 1239 124 Votorantim-CBA 0792 80 Outras (Alcan e Hindalco) 0347 35 TOTAL 9941 1000

Fonte ABAL 2015

O estado do Paraacute com a AlunorteNorsk Hydro tambeacutem lidera o

Ranking na produccedilatildeo de Alumina com 541 sendo que empresa locali-

zada em Barcarena recebe bauxita da Norsk Hydro e tambeacutem da MRN

Jaacute a bauxita de Juruti eacute levada para Satildeo Luiacutes no Maranhatildeo estado

que natildeo possui mina de bauxita mas responde por 344 da produccedilatildeo

de alumina no complexo Alumar das empresas Alcoa e BHP Bill iton

Jaacute a Votorantim-CBA localizada em no estado de Satildeo Paulo res-

ponde por 8 da alumina brasileira enquanto Alcan e Hindalco em Minas

Gerais produzem 35 Isso se deve ao fato de a maioria da bauxita de

14

Minas Gerais ser do tipo refrataacuteria o mesmo ocorrendo em Santa Cata-

rina e Goiaacutes esses uacutelt imos que natildeo produzem alumina

Apenas cinco empresas produzem alumiacutenio primaacuterio no paiacutes Voto-

rantim-CBA (Alumiacutenio - SP) Albras (Barcarena - PA) Alumar (Satildeo Luiacutes

- MA) Alcoa (Poccedilos de Caldas - MG) e Novelis (Ouro Preto - MG) A

unidade de reduccedilatildeo do consoacutercio Alumar tem como principais acionistas

as empresas Alcoa Alumiacutenio SA e BHP Bil l iton Metais SA A dis tribui-

ccedilatildeo da produccedilatildeo de alumiacutenio por empresa estaacute na tabela 04

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (1000t) Participaccedilatildeo ()

Votorantim-CBA 4133 317 Albras 4055 311 Alumar 3651 280 Alcoa 782 60 Novelis 417 32 TOTAL 13038 1000

Fonte ABAL 2015

Como grande parte da alumina produzida no Paraacute e no Maranhatildeo

satildeo exportadas estes satildeo o segundo e o terceiro estado na produccedilatildeo de

alumiacutenio respectivamente sendo Satildeo Paulo o maior produtor do Brasil

Natildeo por acaso a Votorantim-CBA estaacute localizada na cidade de Alumiacutenio

- SP

164 A Lavra da Bauxita em Juruti - PA

Para se entender como ocorre a lavra eacute necessaacuterio conhecer o

perf i l do corpo mineral izado da mina A bauxita em Jurut i estaacute localizada

numa profundidade de 25m a 185m sendo um corpo mineral de origem

sedimentar que tem no maacuteximo 6m de espessura O perf i l l i toloacutegico da

mina de Jurut i eacute apresentado na f igura 01

15

Figura 01 Perf i l L i to loacutegico da Mina de Jurut i Fonte ALCOA apud AMARAL 2015

O horizonte abaixo do solo orgacircnico eacute argi loso de coloraccedilatildeo ama-

relada denominada argila belterra formada basicamente por caulinita e

gibbsita Trata-se de uma camada altamente porosa e permeaacutevel apesar

de se argi losa Sua espessura pode variar de 1 a ateacute 12 m (ALCOA apud

AMARAL 2015)

A camada de bauxita nodular eacute formada por estruturas na forma de

noacutedulos com tamanhos entre 05 e 2 cm presos em uma matriz argi losa

similar agrave da cobertura Os noacutedulos podem ser mais aluminosos ou mais

ferruginosos dependendo da altura em que se localiza no perf i l Quanto

maior a profundidade mais ferruginosos eles seratildeo Estatildeo sendo reali-

zados estudos para procurar meacutetodos de concentraccedilatildeo que viabil izem

seu aproveitamento econocircmico A espessura desta camada pode chegar

a 3 m (BRELAZ 2013)

O horizonte seguinte eacute de laterita tambeacutem denominada bauxita fer-

ruginosa onde o elevado teor de fer ro confere uma coloraccedilatildeo escura

Apresenta noacutedulos maiores que podem formar grandes agregados

quando cimentados por oacutexidos de ferro A espessura desta camada eacute

bastante variaacutevel podendo ter de alguns centiacutemetros a 3m (SOUZA

2014)

Na camada de bauxita maciccedila eacute onde ocorre a maior concentraccedilatildeo

16

de gibbsita Haacute tambeacutem a presenccedila tanto de oacutexidos de ferro como de

caulinita mas em uma proporccedilatildeo muito menor Quartzo pode ser encon-

trado mais proacuteximo da zona ferruginosa O topo desta camada eacute mais

massivo e conteacutem pouca argi la Agrave medida que aumenta a profundidade

a camada deixa de ser massiva e passa a se apresentar em blocos com

preenchimento de argi la entre eles Esta camada varia de 35 a 6m

(SOUZA 2014)

No horizonte inferior tem-se a presenccedila de material argi loso e

ainda gibbsita e jaacute natildeo possui importacircncia econocircmica denominado argi la

variegada

A lavra de bauxita em Jurut i eacute feita de modo tradicional a ceacuteu

aberto com a recuperaccedilatildeo da aacuterea sendo feita contemporaneamente com

a extraccedilatildeo do mineacuterio meacutetodo conhecido como lavra em tiras ou strip

mining Nesse meacutetodo a lavra progride por meio de uma seacuterie de corte s

paralelos na forma de trincheiras profundas denominadas de tiras

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material O pro-

cesso eacute realizado esquematicamente conforme a f igura 02

Figura 02 Esquema da lavra strip mining Fonte Souza 2014

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material Na f igura

03 eacute possiacutevel ver uma tira pronta para ser lavrada

17

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada Fonte BRELAZ 2013

A lavra da mina de Jurut i tem a seguinte sequecircncia

a supressatildeo vegetal

b remoccedilatildeo do solo orgacircnico

c decapeamento

d desmonte mecacircnico

e carregamento e

f transporte

Atualmente a exploraccedilatildeo da bauxita em Jurut i acontece em quatro

frentes de lavra todas no platocirc Capiranga Todo mineacuterio vindo das dife-

rentes frentes de lavra passa pelo processo de blendagem isso acontece

devido variaccedilotildees de teores de cada tira

A supressatildeo vegetal consiste no desmatamento de uma aacuterea e em

seguida carregamento a vegetaccedilatildeo destinando-a para sua util izaccedilatildeo f inal

de acordo com as normas ambientais Na mina de juruti a supressatildeo

vegetal eacute realizada por empresas terceir izadas Realiza -se previamente

o afugentamento e captura da fauna e posteriormente o manejo da f lora

para o ref lorestamento da aacuterea minerada

Esta atividade eacute realizada com operadores de moto serra que satildeo

encarregados de cortar arvores de meacutedio e grande porte (Diacircmetro na

Altura do Peito gt 80 cm) e executar o retalhamento das mesmas trans-

formando-as em toras Na f igura 04 eacute possiacutevel verif icar o trabalho dos

operadores de motosserra

18

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras

Fonte AMARAL 2015

Em seguida satildeo ut il izados tratores de es teiras D61 da Komatsu

(f igura 05) para a l impeza da aacuterea desmatada e escavadeiras que auxi-

l iam no carregamento da galhada em caminhotildees que transportam este

material para os depoacutesitos de esteacuteri l que satildeo locais estrateacutegico s de re-

conformaccedilatildeo de aacutereas degradadas com a atividade de lavra

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6

Fonte SOUZA 2014

Na mina de Juruti as galhadas satildeo depositadas no fundo das cavas

para auxiliar na revegetaccedilatildeo de aacutereas jaacute lavradas Jaacute as toras de madei-

ras satildeo transportadas usando-se carregadeiras de rodas WA200 Koma-

tsu e caminhatildeo madeireiro 2423 da Mercedes Bens para serem estoca-

das e direcionadas para o processo f inal junto aos oacutergatildeos competentes

A etapa de Remoccedilatildeo do solo orgacircnico compreende a retirada da

primeira camada do solo de coloraccedilatildeo escura com uma espessura apro-

ximada de 30 cm rica em nutrientes Util iza -se escavadeiras PC400 e

19

caminhotildees basculantes Scania P420 A f igura 06 mostra o momento do

carregamento do caminhatildeo

Figura 06 Carregamento do Topsoil

Fonte AMARAL 2015

O topsoil removido eacute transportado para cima do esteacuteril que foi re-

movido da t ira que jaacute foi lavrada para reconformaccedilatildeo da aacuterea degradada

com o objet ivo de que este solo orgacircnico (r ico em nutriente e contendo

sementes de aacutervores nativas raiacutezes galhos troncos e etc) recomponha

o solo e as aacutervores nativas cresccedilam novamente fazendo um ref loresta-

mento natural meacutetodo chamado de ldquomatildeo de Deusrdquo

Na f igura 07 foi destacado a camada de solo orgacircnico que foi de-

volvido para a aacuterea jaacute minerada Eacute possiacutevel perceber ainda que jaacute haacute

vegetaccedilatildeo oriunda do ref lorestamento natural

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil

Fonte SOUZA 2014

O decapeamento compreende a remoccedilatildeo da camada de esteacuteril que

varia entre 10 e 12 m de espessura A remoccedilatildeo do esteacuteri l eacute feita pela

20

empresa terceirizada UampM para isso ela conta com 04 tratores de estei-

ras TE D11 TCD (para decapeamento das tiras) com capacidade de re-

mover ateacute 44 msup3 de argila por laminada 01 trator de esteiras TE D9 T 01

trator de esteiras TE D6R (para reconformaccedilatildeo do esteacuteri l e apoio) 01

escavadeira EH 365 D com capacidade de movimentar ateacute 45 msup3 por

ciclo 01 escavadeira EH 349D com capacidade de movimentar ateacute 31

msup3 por ciclo (todas da CATERPILLAR) 07 caminhotildees basculante 4844

da Mercedes Bens com capacidade de transportar ateacute 17 msup3 por ciclo

01 moto niveladora para apoio 01 caminhatildeo comboio para abasteci-

mento dos equipamentos e 01 caminhatildeo pipa para umectaccedilatildeo das vias

(AMARAL 2015)

A liberaccedilatildeo do mineacuterio soacute acontece apoacutes a remoccedilatildeo da camada de

laterita Toda laterita removida eacute empurrada para aacuterea de bota fora e

tambeacutem util izada na construccedilatildeo conformaccedilatildeo e manutenccedilatildeo de vias de

acessos principais e intermediaacuterios que servem de traacutefego para maqui-

nas caminhotildees e caminhonetes A maior parte do esteacuteril eacute removida com

a lacircmina dos tratores processo esse que pode ser visto na f igura 0 8

Figura 08 Decapeamento com TE D11

Fonte AMARAL 2015

O desmonte da camada de bauxita eacute realizado no meacutetodo mecacircnico

tambeacutem com tratores TE D11 com auxil io um dispositivo em forma de

gancho denominado ldquo ripperrdquo que f ica acoplado na parte traseira do equi-

pamento que em contato com a rocha eacute capaz fragmentaacute-la Esse pro-

cesso eacute conhecido como escarif icaccedilatildeo A etapa de desmonte do mineacuterio

21

gera matacotildees que devem atender ao topsize (tamanho da capacidade

do britador) da planta que corresponde no a 12 m A f igura 09 mostra

um ripper f incado no mineacuterio realizando a escarif icaccedilatildeo

Figura 09 Escar if icaccedilatildeo com TE D11

Fonte AMARAL 2015

A tira em geral mede 200 m de comprimento e 25 m de largura e eacute

constituiacuteda de uma soacute bancada contendo de 07 ou 08 blocos (25 m X 25

m) As tiras possuem um padratildeo de nomenclatura na ordem alfabeacutetica

que vai de A a Z que satildeo demarcadas pela topografia no local com es-

taqueamento e bandeirolas numeradas

O carregamento e o transporte de mineacuterios satildeo feitos pela empresa

terceir izada O carregamento eacute feito por escavadeiras hidraacuteulicas EH

349D da caterpil lar que possui uma concha com capacidade de carregar

ateacute 31 msup3 de material uma lanccedila que juntamente com o braccedilo podem

alcanccedilar ateacute 6m de profundidade esteiras que lhe permite trafegar em

terrenos de d if iacuteceis acessos giro de 360ordm horaacuterio e anti -horaacuterio Eacute um

equipamento de porte meacutedio e tem capacidade de produzir ateacute 350 th

A f igura 10 mostra a escavadeira sobre a camada de mineacuterio realizando

o carregando no mesmo niacutevel do caminhatildeo o qual eacute visto jaacute cheio na

f igura 11

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

ABAL Associaccedilatildeo Brasileira do Alumiacutenio Histoacuteria do Alumiacutenio Disponiacutevel em

lthttpwwwabalorgbraluminiohistoria-do-aluminiogt Acesso em 14 mai 2015

ABPM Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas e Pesquisa Mineral BAUXITA Dispo-

niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

ALCOA Juruti Disponiacutevel em httpswwwalcoacombrasilptinfo_pageJu-

rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

Propriedades para Futuras Aplicaccedilotildees In International Workshop Advances in

Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

13

De acordo com o Departamento Nacional de Produccedilatildeo Mineral

(DNPM) em 2015 a mineraccedilatildeo paraense de bauxita recolheu CFEM no

valor de R$ 8467543292 Desse montante Jurut i contribuiu com R$

1361088670 equivalente a 16 do total Levando-se em consideraccedilatildeo

que 65 do valor recolhido satildeo repassados diretamente para o municiacutepio

produtor Jurut i fez jus a R$ 884707635 em 2015 meacutedia de R$

73725636 ao mecircs

Do total da bauxita comercial cerca de 90 eacute usada para a produ-

ccedilatildeo metaluacutergica da cadeia do alumiacutenio (alumina e alumiacutenio primaacuterio) e

o restante 10 usadas para outros f ins como refrataacuterio abrasivo ci-

mentos argilosos velas de igniccedilatildeo quiacutemica (sulfato de alumiacutenio) e ou-

tros (QUARESMA 2015) No Brasil esse percentual chega a 95

A produccedilatildeo nacional de Alumina em 2013 foi de 994Mt distribuiacuteda

em 6 grandes empresas AlunorteNorsk Hydro (Barcarena - PA) Alcoa

(Satildeo Luiacutes - MA e Poccedilos de Caldas - MG) BHP Bill iton (Satildeo Luiacutes - MA)

VotorantimCBA (Alumiacutenio - SP) Alcan (Satildeo Luiacutes - MA) e Hindalco (Ouro

Preto - MG) A produccedilatildeo eacute vista na tabela 03

Tabela 03 Produccedilatildeo Brasileira de Alumina Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (Mt) Participaccedilatildeo ()

AlunorteNorsk Hydro 5377 541 Alcoa 2186 220 BHP Billiton 1239 124 Votorantim-CBA 0792 80 Outras (Alcan e Hindalco) 0347 35 TOTAL 9941 1000

Fonte ABAL 2015

O estado do Paraacute com a AlunorteNorsk Hydro tambeacutem lidera o

Ranking na produccedilatildeo de Alumina com 541 sendo que empresa locali-

zada em Barcarena recebe bauxita da Norsk Hydro e tambeacutem da MRN

Jaacute a bauxita de Juruti eacute levada para Satildeo Luiacutes no Maranhatildeo estado

que natildeo possui mina de bauxita mas responde por 344 da produccedilatildeo

de alumina no complexo Alumar das empresas Alcoa e BHP Bill iton

Jaacute a Votorantim-CBA localizada em no estado de Satildeo Paulo res-

ponde por 8 da alumina brasileira enquanto Alcan e Hindalco em Minas

Gerais produzem 35 Isso se deve ao fato de a maioria da bauxita de

14

Minas Gerais ser do tipo refrataacuteria o mesmo ocorrendo em Santa Cata-

rina e Goiaacutes esses uacutelt imos que natildeo produzem alumina

Apenas cinco empresas produzem alumiacutenio primaacuterio no paiacutes Voto-

rantim-CBA (Alumiacutenio - SP) Albras (Barcarena - PA) Alumar (Satildeo Luiacutes

- MA) Alcoa (Poccedilos de Caldas - MG) e Novelis (Ouro Preto - MG) A

unidade de reduccedilatildeo do consoacutercio Alumar tem como principais acionistas

as empresas Alcoa Alumiacutenio SA e BHP Bil l iton Metais SA A dis tribui-

ccedilatildeo da produccedilatildeo de alumiacutenio por empresa estaacute na tabela 04

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (1000t) Participaccedilatildeo ()

Votorantim-CBA 4133 317 Albras 4055 311 Alumar 3651 280 Alcoa 782 60 Novelis 417 32 TOTAL 13038 1000

Fonte ABAL 2015

Como grande parte da alumina produzida no Paraacute e no Maranhatildeo

satildeo exportadas estes satildeo o segundo e o terceiro estado na produccedilatildeo de

alumiacutenio respectivamente sendo Satildeo Paulo o maior produtor do Brasil

Natildeo por acaso a Votorantim-CBA estaacute localizada na cidade de Alumiacutenio

- SP

164 A Lavra da Bauxita em Juruti - PA

Para se entender como ocorre a lavra eacute necessaacuterio conhecer o

perf i l do corpo mineral izado da mina A bauxita em Jurut i estaacute localizada

numa profundidade de 25m a 185m sendo um corpo mineral de origem

sedimentar que tem no maacuteximo 6m de espessura O perf i l l i toloacutegico da

mina de Jurut i eacute apresentado na f igura 01

15

Figura 01 Perf i l L i to loacutegico da Mina de Jurut i Fonte ALCOA apud AMARAL 2015

O horizonte abaixo do solo orgacircnico eacute argi loso de coloraccedilatildeo ama-

relada denominada argila belterra formada basicamente por caulinita e

gibbsita Trata-se de uma camada altamente porosa e permeaacutevel apesar

de se argi losa Sua espessura pode variar de 1 a ateacute 12 m (ALCOA apud

AMARAL 2015)

A camada de bauxita nodular eacute formada por estruturas na forma de

noacutedulos com tamanhos entre 05 e 2 cm presos em uma matriz argi losa

similar agrave da cobertura Os noacutedulos podem ser mais aluminosos ou mais

ferruginosos dependendo da altura em que se localiza no perf i l Quanto

maior a profundidade mais ferruginosos eles seratildeo Estatildeo sendo reali-

zados estudos para procurar meacutetodos de concentraccedilatildeo que viabil izem

seu aproveitamento econocircmico A espessura desta camada pode chegar

a 3 m (BRELAZ 2013)

O horizonte seguinte eacute de laterita tambeacutem denominada bauxita fer-

ruginosa onde o elevado teor de fer ro confere uma coloraccedilatildeo escura

Apresenta noacutedulos maiores que podem formar grandes agregados

quando cimentados por oacutexidos de ferro A espessura desta camada eacute

bastante variaacutevel podendo ter de alguns centiacutemetros a 3m (SOUZA

2014)

Na camada de bauxita maciccedila eacute onde ocorre a maior concentraccedilatildeo

16

de gibbsita Haacute tambeacutem a presenccedila tanto de oacutexidos de ferro como de

caulinita mas em uma proporccedilatildeo muito menor Quartzo pode ser encon-

trado mais proacuteximo da zona ferruginosa O topo desta camada eacute mais

massivo e conteacutem pouca argi la Agrave medida que aumenta a profundidade

a camada deixa de ser massiva e passa a se apresentar em blocos com

preenchimento de argi la entre eles Esta camada varia de 35 a 6m

(SOUZA 2014)

No horizonte inferior tem-se a presenccedila de material argi loso e

ainda gibbsita e jaacute natildeo possui importacircncia econocircmica denominado argi la

variegada

A lavra de bauxita em Jurut i eacute feita de modo tradicional a ceacuteu

aberto com a recuperaccedilatildeo da aacuterea sendo feita contemporaneamente com

a extraccedilatildeo do mineacuterio meacutetodo conhecido como lavra em tiras ou strip

mining Nesse meacutetodo a lavra progride por meio de uma seacuterie de corte s

paralelos na forma de trincheiras profundas denominadas de tiras

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material O pro-

cesso eacute realizado esquematicamente conforme a f igura 02

Figura 02 Esquema da lavra strip mining Fonte Souza 2014

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material Na f igura

03 eacute possiacutevel ver uma tira pronta para ser lavrada

17

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada Fonte BRELAZ 2013

A lavra da mina de Jurut i tem a seguinte sequecircncia

a supressatildeo vegetal

b remoccedilatildeo do solo orgacircnico

c decapeamento

d desmonte mecacircnico

e carregamento e

f transporte

Atualmente a exploraccedilatildeo da bauxita em Jurut i acontece em quatro

frentes de lavra todas no platocirc Capiranga Todo mineacuterio vindo das dife-

rentes frentes de lavra passa pelo processo de blendagem isso acontece

devido variaccedilotildees de teores de cada tira

A supressatildeo vegetal consiste no desmatamento de uma aacuterea e em

seguida carregamento a vegetaccedilatildeo destinando-a para sua util izaccedilatildeo f inal

de acordo com as normas ambientais Na mina de juruti a supressatildeo

vegetal eacute realizada por empresas terceir izadas Realiza -se previamente

o afugentamento e captura da fauna e posteriormente o manejo da f lora

para o ref lorestamento da aacuterea minerada

Esta atividade eacute realizada com operadores de moto serra que satildeo

encarregados de cortar arvores de meacutedio e grande porte (Diacircmetro na

Altura do Peito gt 80 cm) e executar o retalhamento das mesmas trans-

formando-as em toras Na f igura 04 eacute possiacutevel verif icar o trabalho dos

operadores de motosserra

18

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras

Fonte AMARAL 2015

Em seguida satildeo ut il izados tratores de es teiras D61 da Komatsu

(f igura 05) para a l impeza da aacuterea desmatada e escavadeiras que auxi-

l iam no carregamento da galhada em caminhotildees que transportam este

material para os depoacutesitos de esteacuteri l que satildeo locais estrateacutegico s de re-

conformaccedilatildeo de aacutereas degradadas com a atividade de lavra

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6

Fonte SOUZA 2014

Na mina de Juruti as galhadas satildeo depositadas no fundo das cavas

para auxiliar na revegetaccedilatildeo de aacutereas jaacute lavradas Jaacute as toras de madei-

ras satildeo transportadas usando-se carregadeiras de rodas WA200 Koma-

tsu e caminhatildeo madeireiro 2423 da Mercedes Bens para serem estoca-

das e direcionadas para o processo f inal junto aos oacutergatildeos competentes

A etapa de Remoccedilatildeo do solo orgacircnico compreende a retirada da

primeira camada do solo de coloraccedilatildeo escura com uma espessura apro-

ximada de 30 cm rica em nutrientes Util iza -se escavadeiras PC400 e

19

caminhotildees basculantes Scania P420 A f igura 06 mostra o momento do

carregamento do caminhatildeo

Figura 06 Carregamento do Topsoil

Fonte AMARAL 2015

O topsoil removido eacute transportado para cima do esteacuteril que foi re-

movido da t ira que jaacute foi lavrada para reconformaccedilatildeo da aacuterea degradada

com o objet ivo de que este solo orgacircnico (r ico em nutriente e contendo

sementes de aacutervores nativas raiacutezes galhos troncos e etc) recomponha

o solo e as aacutervores nativas cresccedilam novamente fazendo um ref loresta-

mento natural meacutetodo chamado de ldquomatildeo de Deusrdquo

Na f igura 07 foi destacado a camada de solo orgacircnico que foi de-

volvido para a aacuterea jaacute minerada Eacute possiacutevel perceber ainda que jaacute haacute

vegetaccedilatildeo oriunda do ref lorestamento natural

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil

Fonte SOUZA 2014

O decapeamento compreende a remoccedilatildeo da camada de esteacuteril que

varia entre 10 e 12 m de espessura A remoccedilatildeo do esteacuteri l eacute feita pela

20

empresa terceirizada UampM para isso ela conta com 04 tratores de estei-

ras TE D11 TCD (para decapeamento das tiras) com capacidade de re-

mover ateacute 44 msup3 de argila por laminada 01 trator de esteiras TE D9 T 01

trator de esteiras TE D6R (para reconformaccedilatildeo do esteacuteri l e apoio) 01

escavadeira EH 365 D com capacidade de movimentar ateacute 45 msup3 por

ciclo 01 escavadeira EH 349D com capacidade de movimentar ateacute 31

msup3 por ciclo (todas da CATERPILLAR) 07 caminhotildees basculante 4844

da Mercedes Bens com capacidade de transportar ateacute 17 msup3 por ciclo

01 moto niveladora para apoio 01 caminhatildeo comboio para abasteci-

mento dos equipamentos e 01 caminhatildeo pipa para umectaccedilatildeo das vias

(AMARAL 2015)

A liberaccedilatildeo do mineacuterio soacute acontece apoacutes a remoccedilatildeo da camada de

laterita Toda laterita removida eacute empurrada para aacuterea de bota fora e

tambeacutem util izada na construccedilatildeo conformaccedilatildeo e manutenccedilatildeo de vias de

acessos principais e intermediaacuterios que servem de traacutefego para maqui-

nas caminhotildees e caminhonetes A maior parte do esteacuteril eacute removida com

a lacircmina dos tratores processo esse que pode ser visto na f igura 0 8

Figura 08 Decapeamento com TE D11

Fonte AMARAL 2015

O desmonte da camada de bauxita eacute realizado no meacutetodo mecacircnico

tambeacutem com tratores TE D11 com auxil io um dispositivo em forma de

gancho denominado ldquo ripperrdquo que f ica acoplado na parte traseira do equi-

pamento que em contato com a rocha eacute capaz fragmentaacute-la Esse pro-

cesso eacute conhecido como escarif icaccedilatildeo A etapa de desmonte do mineacuterio

21

gera matacotildees que devem atender ao topsize (tamanho da capacidade

do britador) da planta que corresponde no a 12 m A f igura 09 mostra

um ripper f incado no mineacuterio realizando a escarif icaccedilatildeo

Figura 09 Escar if icaccedilatildeo com TE D11

Fonte AMARAL 2015

A tira em geral mede 200 m de comprimento e 25 m de largura e eacute

constituiacuteda de uma soacute bancada contendo de 07 ou 08 blocos (25 m X 25

m) As tiras possuem um padratildeo de nomenclatura na ordem alfabeacutetica

que vai de A a Z que satildeo demarcadas pela topografia no local com es-

taqueamento e bandeirolas numeradas

O carregamento e o transporte de mineacuterios satildeo feitos pela empresa

terceir izada O carregamento eacute feito por escavadeiras hidraacuteulicas EH

349D da caterpil lar que possui uma concha com capacidade de carregar

ateacute 31 msup3 de material uma lanccedila que juntamente com o braccedilo podem

alcanccedilar ateacute 6m de profundidade esteiras que lhe permite trafegar em

terrenos de d if iacuteceis acessos giro de 360ordm horaacuterio e anti -horaacuterio Eacute um

equipamento de porte meacutedio e tem capacidade de produzir ateacute 350 th

A f igura 10 mostra a escavadeira sobre a camada de mineacuterio realizando

o carregando no mesmo niacutevel do caminhatildeo o qual eacute visto jaacute cheio na

f igura 11

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

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ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

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genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

14

Minas Gerais ser do tipo refrataacuteria o mesmo ocorrendo em Santa Cata-

rina e Goiaacutes esses uacutelt imos que natildeo produzem alumina

Apenas cinco empresas produzem alumiacutenio primaacuterio no paiacutes Voto-

rantim-CBA (Alumiacutenio - SP) Albras (Barcarena - PA) Alumar (Satildeo Luiacutes

- MA) Alcoa (Poccedilos de Caldas - MG) e Novelis (Ouro Preto - MG) A

unidade de reduccedilatildeo do consoacutercio Alumar tem como principais acionistas

as empresas Alcoa Alumiacutenio SA e BHP Bil l iton Metais SA A dis tribui-

ccedilatildeo da produccedilatildeo de alumiacutenio por empresa estaacute na tabela 04

Tabela 04 Produccedilatildeo Brasileira de Alumiacutenio por Empresa em 2013

Empresa Produccedilatildeo (1000t) Participaccedilatildeo ()

Votorantim-CBA 4133 317 Albras 4055 311 Alumar 3651 280 Alcoa 782 60 Novelis 417 32 TOTAL 13038 1000

Fonte ABAL 2015

Como grande parte da alumina produzida no Paraacute e no Maranhatildeo

satildeo exportadas estes satildeo o segundo e o terceiro estado na produccedilatildeo de

alumiacutenio respectivamente sendo Satildeo Paulo o maior produtor do Brasil

Natildeo por acaso a Votorantim-CBA estaacute localizada na cidade de Alumiacutenio

- SP

164 A Lavra da Bauxita em Juruti - PA

Para se entender como ocorre a lavra eacute necessaacuterio conhecer o

perf i l do corpo mineral izado da mina A bauxita em Jurut i estaacute localizada

numa profundidade de 25m a 185m sendo um corpo mineral de origem

sedimentar que tem no maacuteximo 6m de espessura O perf i l l i toloacutegico da

mina de Jurut i eacute apresentado na f igura 01

15

Figura 01 Perf i l L i to loacutegico da Mina de Jurut i Fonte ALCOA apud AMARAL 2015

O horizonte abaixo do solo orgacircnico eacute argi loso de coloraccedilatildeo ama-

relada denominada argila belterra formada basicamente por caulinita e

gibbsita Trata-se de uma camada altamente porosa e permeaacutevel apesar

de se argi losa Sua espessura pode variar de 1 a ateacute 12 m (ALCOA apud

AMARAL 2015)

A camada de bauxita nodular eacute formada por estruturas na forma de

noacutedulos com tamanhos entre 05 e 2 cm presos em uma matriz argi losa

similar agrave da cobertura Os noacutedulos podem ser mais aluminosos ou mais

ferruginosos dependendo da altura em que se localiza no perf i l Quanto

maior a profundidade mais ferruginosos eles seratildeo Estatildeo sendo reali-

zados estudos para procurar meacutetodos de concentraccedilatildeo que viabil izem

seu aproveitamento econocircmico A espessura desta camada pode chegar

a 3 m (BRELAZ 2013)

O horizonte seguinte eacute de laterita tambeacutem denominada bauxita fer-

ruginosa onde o elevado teor de fer ro confere uma coloraccedilatildeo escura

Apresenta noacutedulos maiores que podem formar grandes agregados

quando cimentados por oacutexidos de ferro A espessura desta camada eacute

bastante variaacutevel podendo ter de alguns centiacutemetros a 3m (SOUZA

2014)

Na camada de bauxita maciccedila eacute onde ocorre a maior concentraccedilatildeo

16

de gibbsita Haacute tambeacutem a presenccedila tanto de oacutexidos de ferro como de

caulinita mas em uma proporccedilatildeo muito menor Quartzo pode ser encon-

trado mais proacuteximo da zona ferruginosa O topo desta camada eacute mais

massivo e conteacutem pouca argi la Agrave medida que aumenta a profundidade

a camada deixa de ser massiva e passa a se apresentar em blocos com

preenchimento de argi la entre eles Esta camada varia de 35 a 6m

(SOUZA 2014)

No horizonte inferior tem-se a presenccedila de material argi loso e

ainda gibbsita e jaacute natildeo possui importacircncia econocircmica denominado argi la

variegada

A lavra de bauxita em Jurut i eacute feita de modo tradicional a ceacuteu

aberto com a recuperaccedilatildeo da aacuterea sendo feita contemporaneamente com

a extraccedilatildeo do mineacuterio meacutetodo conhecido como lavra em tiras ou strip

mining Nesse meacutetodo a lavra progride por meio de uma seacuterie de corte s

paralelos na forma de trincheiras profundas denominadas de tiras

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material O pro-

cesso eacute realizado esquematicamente conforme a f igura 02

Figura 02 Esquema da lavra strip mining Fonte Souza 2014

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material Na f igura

03 eacute possiacutevel ver uma tira pronta para ser lavrada

17

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada Fonte BRELAZ 2013

A lavra da mina de Jurut i tem a seguinte sequecircncia

a supressatildeo vegetal

b remoccedilatildeo do solo orgacircnico

c decapeamento

d desmonte mecacircnico

e carregamento e

f transporte

Atualmente a exploraccedilatildeo da bauxita em Jurut i acontece em quatro

frentes de lavra todas no platocirc Capiranga Todo mineacuterio vindo das dife-

rentes frentes de lavra passa pelo processo de blendagem isso acontece

devido variaccedilotildees de teores de cada tira

A supressatildeo vegetal consiste no desmatamento de uma aacuterea e em

seguida carregamento a vegetaccedilatildeo destinando-a para sua util izaccedilatildeo f inal

de acordo com as normas ambientais Na mina de juruti a supressatildeo

vegetal eacute realizada por empresas terceir izadas Realiza -se previamente

o afugentamento e captura da fauna e posteriormente o manejo da f lora

para o ref lorestamento da aacuterea minerada

Esta atividade eacute realizada com operadores de moto serra que satildeo

encarregados de cortar arvores de meacutedio e grande porte (Diacircmetro na

Altura do Peito gt 80 cm) e executar o retalhamento das mesmas trans-

formando-as em toras Na f igura 04 eacute possiacutevel verif icar o trabalho dos

operadores de motosserra

18

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras

Fonte AMARAL 2015

Em seguida satildeo ut il izados tratores de es teiras D61 da Komatsu

(f igura 05) para a l impeza da aacuterea desmatada e escavadeiras que auxi-

l iam no carregamento da galhada em caminhotildees que transportam este

material para os depoacutesitos de esteacuteri l que satildeo locais estrateacutegico s de re-

conformaccedilatildeo de aacutereas degradadas com a atividade de lavra

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6

Fonte SOUZA 2014

Na mina de Juruti as galhadas satildeo depositadas no fundo das cavas

para auxiliar na revegetaccedilatildeo de aacutereas jaacute lavradas Jaacute as toras de madei-

ras satildeo transportadas usando-se carregadeiras de rodas WA200 Koma-

tsu e caminhatildeo madeireiro 2423 da Mercedes Bens para serem estoca-

das e direcionadas para o processo f inal junto aos oacutergatildeos competentes

A etapa de Remoccedilatildeo do solo orgacircnico compreende a retirada da

primeira camada do solo de coloraccedilatildeo escura com uma espessura apro-

ximada de 30 cm rica em nutrientes Util iza -se escavadeiras PC400 e

19

caminhotildees basculantes Scania P420 A f igura 06 mostra o momento do

carregamento do caminhatildeo

Figura 06 Carregamento do Topsoil

Fonte AMARAL 2015

O topsoil removido eacute transportado para cima do esteacuteril que foi re-

movido da t ira que jaacute foi lavrada para reconformaccedilatildeo da aacuterea degradada

com o objet ivo de que este solo orgacircnico (r ico em nutriente e contendo

sementes de aacutervores nativas raiacutezes galhos troncos e etc) recomponha

o solo e as aacutervores nativas cresccedilam novamente fazendo um ref loresta-

mento natural meacutetodo chamado de ldquomatildeo de Deusrdquo

Na f igura 07 foi destacado a camada de solo orgacircnico que foi de-

volvido para a aacuterea jaacute minerada Eacute possiacutevel perceber ainda que jaacute haacute

vegetaccedilatildeo oriunda do ref lorestamento natural

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil

Fonte SOUZA 2014

O decapeamento compreende a remoccedilatildeo da camada de esteacuteril que

varia entre 10 e 12 m de espessura A remoccedilatildeo do esteacuteri l eacute feita pela

20

empresa terceirizada UampM para isso ela conta com 04 tratores de estei-

ras TE D11 TCD (para decapeamento das tiras) com capacidade de re-

mover ateacute 44 msup3 de argila por laminada 01 trator de esteiras TE D9 T 01

trator de esteiras TE D6R (para reconformaccedilatildeo do esteacuteri l e apoio) 01

escavadeira EH 365 D com capacidade de movimentar ateacute 45 msup3 por

ciclo 01 escavadeira EH 349D com capacidade de movimentar ateacute 31

msup3 por ciclo (todas da CATERPILLAR) 07 caminhotildees basculante 4844

da Mercedes Bens com capacidade de transportar ateacute 17 msup3 por ciclo

01 moto niveladora para apoio 01 caminhatildeo comboio para abasteci-

mento dos equipamentos e 01 caminhatildeo pipa para umectaccedilatildeo das vias

(AMARAL 2015)

A liberaccedilatildeo do mineacuterio soacute acontece apoacutes a remoccedilatildeo da camada de

laterita Toda laterita removida eacute empurrada para aacuterea de bota fora e

tambeacutem util izada na construccedilatildeo conformaccedilatildeo e manutenccedilatildeo de vias de

acessos principais e intermediaacuterios que servem de traacutefego para maqui-

nas caminhotildees e caminhonetes A maior parte do esteacuteril eacute removida com

a lacircmina dos tratores processo esse que pode ser visto na f igura 0 8

Figura 08 Decapeamento com TE D11

Fonte AMARAL 2015

O desmonte da camada de bauxita eacute realizado no meacutetodo mecacircnico

tambeacutem com tratores TE D11 com auxil io um dispositivo em forma de

gancho denominado ldquo ripperrdquo que f ica acoplado na parte traseira do equi-

pamento que em contato com a rocha eacute capaz fragmentaacute-la Esse pro-

cesso eacute conhecido como escarif icaccedilatildeo A etapa de desmonte do mineacuterio

21

gera matacotildees que devem atender ao topsize (tamanho da capacidade

do britador) da planta que corresponde no a 12 m A f igura 09 mostra

um ripper f incado no mineacuterio realizando a escarif icaccedilatildeo

Figura 09 Escar if icaccedilatildeo com TE D11

Fonte AMARAL 2015

A tira em geral mede 200 m de comprimento e 25 m de largura e eacute

constituiacuteda de uma soacute bancada contendo de 07 ou 08 blocos (25 m X 25

m) As tiras possuem um padratildeo de nomenclatura na ordem alfabeacutetica

que vai de A a Z que satildeo demarcadas pela topografia no local com es-

taqueamento e bandeirolas numeradas

O carregamento e o transporte de mineacuterios satildeo feitos pela empresa

terceir izada O carregamento eacute feito por escavadeiras hidraacuteulicas EH

349D da caterpil lar que possui uma concha com capacidade de carregar

ateacute 31 msup3 de material uma lanccedila que juntamente com o braccedilo podem

alcanccedilar ateacute 6m de profundidade esteiras que lhe permite trafegar em

terrenos de d if iacuteceis acessos giro de 360ordm horaacuterio e anti -horaacuterio Eacute um

equipamento de porte meacutedio e tem capacidade de produzir ateacute 350 th

A f igura 10 mostra a escavadeira sobre a camada de mineacuterio realizando

o carregando no mesmo niacutevel do caminhatildeo o qual eacute visto jaacute cheio na

f igura 11

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

ABAL Associaccedilatildeo Brasileira do Alumiacutenio Histoacuteria do Alumiacutenio Disponiacutevel em

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ABPM Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas e Pesquisa Mineral BAUXITA Dispo-

niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

ALCOA Juruti Disponiacutevel em httpswwwalcoacombrasilptinfo_pageJu-

rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

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Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

15

Figura 01 Perf i l L i to loacutegico da Mina de Jurut i Fonte ALCOA apud AMARAL 2015

O horizonte abaixo do solo orgacircnico eacute argi loso de coloraccedilatildeo ama-

relada denominada argila belterra formada basicamente por caulinita e

gibbsita Trata-se de uma camada altamente porosa e permeaacutevel apesar

de se argi losa Sua espessura pode variar de 1 a ateacute 12 m (ALCOA apud

AMARAL 2015)

A camada de bauxita nodular eacute formada por estruturas na forma de

noacutedulos com tamanhos entre 05 e 2 cm presos em uma matriz argi losa

similar agrave da cobertura Os noacutedulos podem ser mais aluminosos ou mais

ferruginosos dependendo da altura em que se localiza no perf i l Quanto

maior a profundidade mais ferruginosos eles seratildeo Estatildeo sendo reali-

zados estudos para procurar meacutetodos de concentraccedilatildeo que viabil izem

seu aproveitamento econocircmico A espessura desta camada pode chegar

a 3 m (BRELAZ 2013)

O horizonte seguinte eacute de laterita tambeacutem denominada bauxita fer-

ruginosa onde o elevado teor de fer ro confere uma coloraccedilatildeo escura

Apresenta noacutedulos maiores que podem formar grandes agregados

quando cimentados por oacutexidos de ferro A espessura desta camada eacute

bastante variaacutevel podendo ter de alguns centiacutemetros a 3m (SOUZA

2014)

Na camada de bauxita maciccedila eacute onde ocorre a maior concentraccedilatildeo

16

de gibbsita Haacute tambeacutem a presenccedila tanto de oacutexidos de ferro como de

caulinita mas em uma proporccedilatildeo muito menor Quartzo pode ser encon-

trado mais proacuteximo da zona ferruginosa O topo desta camada eacute mais

massivo e conteacutem pouca argi la Agrave medida que aumenta a profundidade

a camada deixa de ser massiva e passa a se apresentar em blocos com

preenchimento de argi la entre eles Esta camada varia de 35 a 6m

(SOUZA 2014)

No horizonte inferior tem-se a presenccedila de material argi loso e

ainda gibbsita e jaacute natildeo possui importacircncia econocircmica denominado argi la

variegada

A lavra de bauxita em Jurut i eacute feita de modo tradicional a ceacuteu

aberto com a recuperaccedilatildeo da aacuterea sendo feita contemporaneamente com

a extraccedilatildeo do mineacuterio meacutetodo conhecido como lavra em tiras ou strip

mining Nesse meacutetodo a lavra progride por meio de uma seacuterie de corte s

paralelos na forma de trincheiras profundas denominadas de tiras

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material O pro-

cesso eacute realizado esquematicamente conforme a f igura 02

Figura 02 Esquema da lavra strip mining Fonte Souza 2014

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material Na f igura

03 eacute possiacutevel ver uma tira pronta para ser lavrada

17

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada Fonte BRELAZ 2013

A lavra da mina de Jurut i tem a seguinte sequecircncia

a supressatildeo vegetal

b remoccedilatildeo do solo orgacircnico

c decapeamento

d desmonte mecacircnico

e carregamento e

f transporte

Atualmente a exploraccedilatildeo da bauxita em Jurut i acontece em quatro

frentes de lavra todas no platocirc Capiranga Todo mineacuterio vindo das dife-

rentes frentes de lavra passa pelo processo de blendagem isso acontece

devido variaccedilotildees de teores de cada tira

A supressatildeo vegetal consiste no desmatamento de uma aacuterea e em

seguida carregamento a vegetaccedilatildeo destinando-a para sua util izaccedilatildeo f inal

de acordo com as normas ambientais Na mina de juruti a supressatildeo

vegetal eacute realizada por empresas terceir izadas Realiza -se previamente

o afugentamento e captura da fauna e posteriormente o manejo da f lora

para o ref lorestamento da aacuterea minerada

Esta atividade eacute realizada com operadores de moto serra que satildeo

encarregados de cortar arvores de meacutedio e grande porte (Diacircmetro na

Altura do Peito gt 80 cm) e executar o retalhamento das mesmas trans-

formando-as em toras Na f igura 04 eacute possiacutevel verif icar o trabalho dos

operadores de motosserra

18

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras

Fonte AMARAL 2015

Em seguida satildeo ut il izados tratores de es teiras D61 da Komatsu

(f igura 05) para a l impeza da aacuterea desmatada e escavadeiras que auxi-

l iam no carregamento da galhada em caminhotildees que transportam este

material para os depoacutesitos de esteacuteri l que satildeo locais estrateacutegico s de re-

conformaccedilatildeo de aacutereas degradadas com a atividade de lavra

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6

Fonte SOUZA 2014

Na mina de Juruti as galhadas satildeo depositadas no fundo das cavas

para auxiliar na revegetaccedilatildeo de aacutereas jaacute lavradas Jaacute as toras de madei-

ras satildeo transportadas usando-se carregadeiras de rodas WA200 Koma-

tsu e caminhatildeo madeireiro 2423 da Mercedes Bens para serem estoca-

das e direcionadas para o processo f inal junto aos oacutergatildeos competentes

A etapa de Remoccedilatildeo do solo orgacircnico compreende a retirada da

primeira camada do solo de coloraccedilatildeo escura com uma espessura apro-

ximada de 30 cm rica em nutrientes Util iza -se escavadeiras PC400 e

19

caminhotildees basculantes Scania P420 A f igura 06 mostra o momento do

carregamento do caminhatildeo

Figura 06 Carregamento do Topsoil

Fonte AMARAL 2015

O topsoil removido eacute transportado para cima do esteacuteril que foi re-

movido da t ira que jaacute foi lavrada para reconformaccedilatildeo da aacuterea degradada

com o objet ivo de que este solo orgacircnico (r ico em nutriente e contendo

sementes de aacutervores nativas raiacutezes galhos troncos e etc) recomponha

o solo e as aacutervores nativas cresccedilam novamente fazendo um ref loresta-

mento natural meacutetodo chamado de ldquomatildeo de Deusrdquo

Na f igura 07 foi destacado a camada de solo orgacircnico que foi de-

volvido para a aacuterea jaacute minerada Eacute possiacutevel perceber ainda que jaacute haacute

vegetaccedilatildeo oriunda do ref lorestamento natural

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil

Fonte SOUZA 2014

O decapeamento compreende a remoccedilatildeo da camada de esteacuteril que

varia entre 10 e 12 m de espessura A remoccedilatildeo do esteacuteri l eacute feita pela

20

empresa terceirizada UampM para isso ela conta com 04 tratores de estei-

ras TE D11 TCD (para decapeamento das tiras) com capacidade de re-

mover ateacute 44 msup3 de argila por laminada 01 trator de esteiras TE D9 T 01

trator de esteiras TE D6R (para reconformaccedilatildeo do esteacuteri l e apoio) 01

escavadeira EH 365 D com capacidade de movimentar ateacute 45 msup3 por

ciclo 01 escavadeira EH 349D com capacidade de movimentar ateacute 31

msup3 por ciclo (todas da CATERPILLAR) 07 caminhotildees basculante 4844

da Mercedes Bens com capacidade de transportar ateacute 17 msup3 por ciclo

01 moto niveladora para apoio 01 caminhatildeo comboio para abasteci-

mento dos equipamentos e 01 caminhatildeo pipa para umectaccedilatildeo das vias

(AMARAL 2015)

A liberaccedilatildeo do mineacuterio soacute acontece apoacutes a remoccedilatildeo da camada de

laterita Toda laterita removida eacute empurrada para aacuterea de bota fora e

tambeacutem util izada na construccedilatildeo conformaccedilatildeo e manutenccedilatildeo de vias de

acessos principais e intermediaacuterios que servem de traacutefego para maqui-

nas caminhotildees e caminhonetes A maior parte do esteacuteril eacute removida com

a lacircmina dos tratores processo esse que pode ser visto na f igura 0 8

Figura 08 Decapeamento com TE D11

Fonte AMARAL 2015

O desmonte da camada de bauxita eacute realizado no meacutetodo mecacircnico

tambeacutem com tratores TE D11 com auxil io um dispositivo em forma de

gancho denominado ldquo ripperrdquo que f ica acoplado na parte traseira do equi-

pamento que em contato com a rocha eacute capaz fragmentaacute-la Esse pro-

cesso eacute conhecido como escarif icaccedilatildeo A etapa de desmonte do mineacuterio

21

gera matacotildees que devem atender ao topsize (tamanho da capacidade

do britador) da planta que corresponde no a 12 m A f igura 09 mostra

um ripper f incado no mineacuterio realizando a escarif icaccedilatildeo

Figura 09 Escar if icaccedilatildeo com TE D11

Fonte AMARAL 2015

A tira em geral mede 200 m de comprimento e 25 m de largura e eacute

constituiacuteda de uma soacute bancada contendo de 07 ou 08 blocos (25 m X 25

m) As tiras possuem um padratildeo de nomenclatura na ordem alfabeacutetica

que vai de A a Z que satildeo demarcadas pela topografia no local com es-

taqueamento e bandeirolas numeradas

O carregamento e o transporte de mineacuterios satildeo feitos pela empresa

terceir izada O carregamento eacute feito por escavadeiras hidraacuteulicas EH

349D da caterpil lar que possui uma concha com capacidade de carregar

ateacute 31 msup3 de material uma lanccedila que juntamente com o braccedilo podem

alcanccedilar ateacute 6m de profundidade esteiras que lhe permite trafegar em

terrenos de d if iacuteceis acessos giro de 360ordm horaacuterio e anti -horaacuterio Eacute um

equipamento de porte meacutedio e tem capacidade de produzir ateacute 350 th

A f igura 10 mostra a escavadeira sobre a camada de mineacuterio realizando

o carregando no mesmo niacutevel do caminhatildeo o qual eacute visto jaacute cheio na

f igura 11

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

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tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

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ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

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genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

16

de gibbsita Haacute tambeacutem a presenccedila tanto de oacutexidos de ferro como de

caulinita mas em uma proporccedilatildeo muito menor Quartzo pode ser encon-

trado mais proacuteximo da zona ferruginosa O topo desta camada eacute mais

massivo e conteacutem pouca argi la Agrave medida que aumenta a profundidade

a camada deixa de ser massiva e passa a se apresentar em blocos com

preenchimento de argi la entre eles Esta camada varia de 35 a 6m

(SOUZA 2014)

No horizonte inferior tem-se a presenccedila de material argi loso e

ainda gibbsita e jaacute natildeo possui importacircncia econocircmica denominado argi la

variegada

A lavra de bauxita em Jurut i eacute feita de modo tradicional a ceacuteu

aberto com a recuperaccedilatildeo da aacuterea sendo feita contemporaneamente com

a extraccedilatildeo do mineacuterio meacutetodo conhecido como lavra em tiras ou strip

mining Nesse meacutetodo a lavra progride por meio de uma seacuterie de corte s

paralelos na forma de trincheiras profundas denominadas de tiras

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material O pro-

cesso eacute realizado esquematicamente conforme a f igura 02

Figura 02 Esquema da lavra strip mining Fonte Souza 2014

O material eacute removido da aacuterea intacta a part ir da parede lateral que

forma a trincheira Esse material eacute reposicionado na cava lateral na

forma de pilhas obedecendo ao acircngulo de repouso do material Na f igura

03 eacute possiacutevel ver uma tira pronta para ser lavrada

17

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada Fonte BRELAZ 2013

A lavra da mina de Jurut i tem a seguinte sequecircncia

a supressatildeo vegetal

b remoccedilatildeo do solo orgacircnico

c decapeamento

d desmonte mecacircnico

e carregamento e

f transporte

Atualmente a exploraccedilatildeo da bauxita em Jurut i acontece em quatro

frentes de lavra todas no platocirc Capiranga Todo mineacuterio vindo das dife-

rentes frentes de lavra passa pelo processo de blendagem isso acontece

devido variaccedilotildees de teores de cada tira

A supressatildeo vegetal consiste no desmatamento de uma aacuterea e em

seguida carregamento a vegetaccedilatildeo destinando-a para sua util izaccedilatildeo f inal

de acordo com as normas ambientais Na mina de juruti a supressatildeo

vegetal eacute realizada por empresas terceir izadas Realiza -se previamente

o afugentamento e captura da fauna e posteriormente o manejo da f lora

para o ref lorestamento da aacuterea minerada

Esta atividade eacute realizada com operadores de moto serra que satildeo

encarregados de cortar arvores de meacutedio e grande porte (Diacircmetro na

Altura do Peito gt 80 cm) e executar o retalhamento das mesmas trans-

formando-as em toras Na f igura 04 eacute possiacutevel verif icar o trabalho dos

operadores de motosserra

18

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras

Fonte AMARAL 2015

Em seguida satildeo ut il izados tratores de es teiras D61 da Komatsu

(f igura 05) para a l impeza da aacuterea desmatada e escavadeiras que auxi-

l iam no carregamento da galhada em caminhotildees que transportam este

material para os depoacutesitos de esteacuteri l que satildeo locais estrateacutegico s de re-

conformaccedilatildeo de aacutereas degradadas com a atividade de lavra

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6

Fonte SOUZA 2014

Na mina de Juruti as galhadas satildeo depositadas no fundo das cavas

para auxiliar na revegetaccedilatildeo de aacutereas jaacute lavradas Jaacute as toras de madei-

ras satildeo transportadas usando-se carregadeiras de rodas WA200 Koma-

tsu e caminhatildeo madeireiro 2423 da Mercedes Bens para serem estoca-

das e direcionadas para o processo f inal junto aos oacutergatildeos competentes

A etapa de Remoccedilatildeo do solo orgacircnico compreende a retirada da

primeira camada do solo de coloraccedilatildeo escura com uma espessura apro-

ximada de 30 cm rica em nutrientes Util iza -se escavadeiras PC400 e

19

caminhotildees basculantes Scania P420 A f igura 06 mostra o momento do

carregamento do caminhatildeo

Figura 06 Carregamento do Topsoil

Fonte AMARAL 2015

O topsoil removido eacute transportado para cima do esteacuteril que foi re-

movido da t ira que jaacute foi lavrada para reconformaccedilatildeo da aacuterea degradada

com o objet ivo de que este solo orgacircnico (r ico em nutriente e contendo

sementes de aacutervores nativas raiacutezes galhos troncos e etc) recomponha

o solo e as aacutervores nativas cresccedilam novamente fazendo um ref loresta-

mento natural meacutetodo chamado de ldquomatildeo de Deusrdquo

Na f igura 07 foi destacado a camada de solo orgacircnico que foi de-

volvido para a aacuterea jaacute minerada Eacute possiacutevel perceber ainda que jaacute haacute

vegetaccedilatildeo oriunda do ref lorestamento natural

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil

Fonte SOUZA 2014

O decapeamento compreende a remoccedilatildeo da camada de esteacuteril que

varia entre 10 e 12 m de espessura A remoccedilatildeo do esteacuteri l eacute feita pela

20

empresa terceirizada UampM para isso ela conta com 04 tratores de estei-

ras TE D11 TCD (para decapeamento das tiras) com capacidade de re-

mover ateacute 44 msup3 de argila por laminada 01 trator de esteiras TE D9 T 01

trator de esteiras TE D6R (para reconformaccedilatildeo do esteacuteri l e apoio) 01

escavadeira EH 365 D com capacidade de movimentar ateacute 45 msup3 por

ciclo 01 escavadeira EH 349D com capacidade de movimentar ateacute 31

msup3 por ciclo (todas da CATERPILLAR) 07 caminhotildees basculante 4844

da Mercedes Bens com capacidade de transportar ateacute 17 msup3 por ciclo

01 moto niveladora para apoio 01 caminhatildeo comboio para abasteci-

mento dos equipamentos e 01 caminhatildeo pipa para umectaccedilatildeo das vias

(AMARAL 2015)

A liberaccedilatildeo do mineacuterio soacute acontece apoacutes a remoccedilatildeo da camada de

laterita Toda laterita removida eacute empurrada para aacuterea de bota fora e

tambeacutem util izada na construccedilatildeo conformaccedilatildeo e manutenccedilatildeo de vias de

acessos principais e intermediaacuterios que servem de traacutefego para maqui-

nas caminhotildees e caminhonetes A maior parte do esteacuteril eacute removida com

a lacircmina dos tratores processo esse que pode ser visto na f igura 0 8

Figura 08 Decapeamento com TE D11

Fonte AMARAL 2015

O desmonte da camada de bauxita eacute realizado no meacutetodo mecacircnico

tambeacutem com tratores TE D11 com auxil io um dispositivo em forma de

gancho denominado ldquo ripperrdquo que f ica acoplado na parte traseira do equi-

pamento que em contato com a rocha eacute capaz fragmentaacute-la Esse pro-

cesso eacute conhecido como escarif icaccedilatildeo A etapa de desmonte do mineacuterio

21

gera matacotildees que devem atender ao topsize (tamanho da capacidade

do britador) da planta que corresponde no a 12 m A f igura 09 mostra

um ripper f incado no mineacuterio realizando a escarif icaccedilatildeo

Figura 09 Escar if icaccedilatildeo com TE D11

Fonte AMARAL 2015

A tira em geral mede 200 m de comprimento e 25 m de largura e eacute

constituiacuteda de uma soacute bancada contendo de 07 ou 08 blocos (25 m X 25

m) As tiras possuem um padratildeo de nomenclatura na ordem alfabeacutetica

que vai de A a Z que satildeo demarcadas pela topografia no local com es-

taqueamento e bandeirolas numeradas

O carregamento e o transporte de mineacuterios satildeo feitos pela empresa

terceir izada O carregamento eacute feito por escavadeiras hidraacuteulicas EH

349D da caterpil lar que possui uma concha com capacidade de carregar

ateacute 31 msup3 de material uma lanccedila que juntamente com o braccedilo podem

alcanccedilar ateacute 6m de profundidade esteiras que lhe permite trafegar em

terrenos de d if iacuteceis acessos giro de 360ordm horaacuterio e anti -horaacuterio Eacute um

equipamento de porte meacutedio e tem capacidade de produzir ateacute 350 th

A f igura 10 mostra a escavadeira sobre a camada de mineacuterio realizando

o carregando no mesmo niacutevel do caminhatildeo o qual eacute visto jaacute cheio na

f igura 11

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

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ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

17

Figura 03 Tira de Bauxita Lavrada Fonte BRELAZ 2013

A lavra da mina de Jurut i tem a seguinte sequecircncia

a supressatildeo vegetal

b remoccedilatildeo do solo orgacircnico

c decapeamento

d desmonte mecacircnico

e carregamento e

f transporte

Atualmente a exploraccedilatildeo da bauxita em Jurut i acontece em quatro

frentes de lavra todas no platocirc Capiranga Todo mineacuterio vindo das dife-

rentes frentes de lavra passa pelo processo de blendagem isso acontece

devido variaccedilotildees de teores de cada tira

A supressatildeo vegetal consiste no desmatamento de uma aacuterea e em

seguida carregamento a vegetaccedilatildeo destinando-a para sua util izaccedilatildeo f inal

de acordo com as normas ambientais Na mina de juruti a supressatildeo

vegetal eacute realizada por empresas terceir izadas Realiza -se previamente

o afugentamento e captura da fauna e posteriormente o manejo da f lora

para o ref lorestamento da aacuterea minerada

Esta atividade eacute realizada com operadores de moto serra que satildeo

encarregados de cortar arvores de meacutedio e grande porte (Diacircmetro na

Altura do Peito gt 80 cm) e executar o retalhamento das mesmas trans-

formando-as em toras Na f igura 04 eacute possiacutevel verif icar o trabalho dos

operadores de motosserra

18

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras

Fonte AMARAL 2015

Em seguida satildeo ut il izados tratores de es teiras D61 da Komatsu

(f igura 05) para a l impeza da aacuterea desmatada e escavadeiras que auxi-

l iam no carregamento da galhada em caminhotildees que transportam este

material para os depoacutesitos de esteacuteri l que satildeo locais estrateacutegico s de re-

conformaccedilatildeo de aacutereas degradadas com a atividade de lavra

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6

Fonte SOUZA 2014

Na mina de Juruti as galhadas satildeo depositadas no fundo das cavas

para auxiliar na revegetaccedilatildeo de aacutereas jaacute lavradas Jaacute as toras de madei-

ras satildeo transportadas usando-se carregadeiras de rodas WA200 Koma-

tsu e caminhatildeo madeireiro 2423 da Mercedes Bens para serem estoca-

das e direcionadas para o processo f inal junto aos oacutergatildeos competentes

A etapa de Remoccedilatildeo do solo orgacircnico compreende a retirada da

primeira camada do solo de coloraccedilatildeo escura com uma espessura apro-

ximada de 30 cm rica em nutrientes Util iza -se escavadeiras PC400 e

19

caminhotildees basculantes Scania P420 A f igura 06 mostra o momento do

carregamento do caminhatildeo

Figura 06 Carregamento do Topsoil

Fonte AMARAL 2015

O topsoil removido eacute transportado para cima do esteacuteril que foi re-

movido da t ira que jaacute foi lavrada para reconformaccedilatildeo da aacuterea degradada

com o objet ivo de que este solo orgacircnico (r ico em nutriente e contendo

sementes de aacutervores nativas raiacutezes galhos troncos e etc) recomponha

o solo e as aacutervores nativas cresccedilam novamente fazendo um ref loresta-

mento natural meacutetodo chamado de ldquomatildeo de Deusrdquo

Na f igura 07 foi destacado a camada de solo orgacircnico que foi de-

volvido para a aacuterea jaacute minerada Eacute possiacutevel perceber ainda que jaacute haacute

vegetaccedilatildeo oriunda do ref lorestamento natural

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil

Fonte SOUZA 2014

O decapeamento compreende a remoccedilatildeo da camada de esteacuteril que

varia entre 10 e 12 m de espessura A remoccedilatildeo do esteacuteri l eacute feita pela

20

empresa terceirizada UampM para isso ela conta com 04 tratores de estei-

ras TE D11 TCD (para decapeamento das tiras) com capacidade de re-

mover ateacute 44 msup3 de argila por laminada 01 trator de esteiras TE D9 T 01

trator de esteiras TE D6R (para reconformaccedilatildeo do esteacuteri l e apoio) 01

escavadeira EH 365 D com capacidade de movimentar ateacute 45 msup3 por

ciclo 01 escavadeira EH 349D com capacidade de movimentar ateacute 31

msup3 por ciclo (todas da CATERPILLAR) 07 caminhotildees basculante 4844

da Mercedes Bens com capacidade de transportar ateacute 17 msup3 por ciclo

01 moto niveladora para apoio 01 caminhatildeo comboio para abasteci-

mento dos equipamentos e 01 caminhatildeo pipa para umectaccedilatildeo das vias

(AMARAL 2015)

A liberaccedilatildeo do mineacuterio soacute acontece apoacutes a remoccedilatildeo da camada de

laterita Toda laterita removida eacute empurrada para aacuterea de bota fora e

tambeacutem util izada na construccedilatildeo conformaccedilatildeo e manutenccedilatildeo de vias de

acessos principais e intermediaacuterios que servem de traacutefego para maqui-

nas caminhotildees e caminhonetes A maior parte do esteacuteril eacute removida com

a lacircmina dos tratores processo esse que pode ser visto na f igura 0 8

Figura 08 Decapeamento com TE D11

Fonte AMARAL 2015

O desmonte da camada de bauxita eacute realizado no meacutetodo mecacircnico

tambeacutem com tratores TE D11 com auxil io um dispositivo em forma de

gancho denominado ldquo ripperrdquo que f ica acoplado na parte traseira do equi-

pamento que em contato com a rocha eacute capaz fragmentaacute-la Esse pro-

cesso eacute conhecido como escarif icaccedilatildeo A etapa de desmonte do mineacuterio

21

gera matacotildees que devem atender ao topsize (tamanho da capacidade

do britador) da planta que corresponde no a 12 m A f igura 09 mostra

um ripper f incado no mineacuterio realizando a escarif icaccedilatildeo

Figura 09 Escar if icaccedilatildeo com TE D11

Fonte AMARAL 2015

A tira em geral mede 200 m de comprimento e 25 m de largura e eacute

constituiacuteda de uma soacute bancada contendo de 07 ou 08 blocos (25 m X 25

m) As tiras possuem um padratildeo de nomenclatura na ordem alfabeacutetica

que vai de A a Z que satildeo demarcadas pela topografia no local com es-

taqueamento e bandeirolas numeradas

O carregamento e o transporte de mineacuterios satildeo feitos pela empresa

terceir izada O carregamento eacute feito por escavadeiras hidraacuteulicas EH

349D da caterpil lar que possui uma concha com capacidade de carregar

ateacute 31 msup3 de material uma lanccedila que juntamente com o braccedilo podem

alcanccedilar ateacute 6m de profundidade esteiras que lhe permite trafegar em

terrenos de d if iacuteceis acessos giro de 360ordm horaacuterio e anti -horaacuterio Eacute um

equipamento de porte meacutedio e tem capacidade de produzir ateacute 350 th

A f igura 10 mostra a escavadeira sobre a camada de mineacuterio realizando

o carregando no mesmo niacutevel do caminhatildeo o qual eacute visto jaacute cheio na

f igura 11

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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ABPM Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas e Pesquisa Mineral BAUXITA Dispo-

niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

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rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

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rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

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tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

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Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

18

Figura 04 Supressatildeo Vegetal com Motosserras

Fonte AMARAL 2015

Em seguida satildeo ut il izados tratores de es teiras D61 da Komatsu

(f igura 05) para a l impeza da aacuterea desmatada e escavadeiras que auxi-

l iam no carregamento da galhada em caminhotildees que transportam este

material para os depoacutesitos de esteacuteri l que satildeo locais estrateacutegico s de re-

conformaccedilatildeo de aacutereas degradadas com a atividade de lavra

Figura 05 Supressatildeo Vegetal com Trator D6

Fonte SOUZA 2014

Na mina de Juruti as galhadas satildeo depositadas no fundo das cavas

para auxiliar na revegetaccedilatildeo de aacutereas jaacute lavradas Jaacute as toras de madei-

ras satildeo transportadas usando-se carregadeiras de rodas WA200 Koma-

tsu e caminhatildeo madeireiro 2423 da Mercedes Bens para serem estoca-

das e direcionadas para o processo f inal junto aos oacutergatildeos competentes

A etapa de Remoccedilatildeo do solo orgacircnico compreende a retirada da

primeira camada do solo de coloraccedilatildeo escura com uma espessura apro-

ximada de 30 cm rica em nutrientes Util iza -se escavadeiras PC400 e

19

caminhotildees basculantes Scania P420 A f igura 06 mostra o momento do

carregamento do caminhatildeo

Figura 06 Carregamento do Topsoil

Fonte AMARAL 2015

O topsoil removido eacute transportado para cima do esteacuteril que foi re-

movido da t ira que jaacute foi lavrada para reconformaccedilatildeo da aacuterea degradada

com o objet ivo de que este solo orgacircnico (r ico em nutriente e contendo

sementes de aacutervores nativas raiacutezes galhos troncos e etc) recomponha

o solo e as aacutervores nativas cresccedilam novamente fazendo um ref loresta-

mento natural meacutetodo chamado de ldquomatildeo de Deusrdquo

Na f igura 07 foi destacado a camada de solo orgacircnico que foi de-

volvido para a aacuterea jaacute minerada Eacute possiacutevel perceber ainda que jaacute haacute

vegetaccedilatildeo oriunda do ref lorestamento natural

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil

Fonte SOUZA 2014

O decapeamento compreende a remoccedilatildeo da camada de esteacuteril que

varia entre 10 e 12 m de espessura A remoccedilatildeo do esteacuteri l eacute feita pela

20

empresa terceirizada UampM para isso ela conta com 04 tratores de estei-

ras TE D11 TCD (para decapeamento das tiras) com capacidade de re-

mover ateacute 44 msup3 de argila por laminada 01 trator de esteiras TE D9 T 01

trator de esteiras TE D6R (para reconformaccedilatildeo do esteacuteri l e apoio) 01

escavadeira EH 365 D com capacidade de movimentar ateacute 45 msup3 por

ciclo 01 escavadeira EH 349D com capacidade de movimentar ateacute 31

msup3 por ciclo (todas da CATERPILLAR) 07 caminhotildees basculante 4844

da Mercedes Bens com capacidade de transportar ateacute 17 msup3 por ciclo

01 moto niveladora para apoio 01 caminhatildeo comboio para abasteci-

mento dos equipamentos e 01 caminhatildeo pipa para umectaccedilatildeo das vias

(AMARAL 2015)

A liberaccedilatildeo do mineacuterio soacute acontece apoacutes a remoccedilatildeo da camada de

laterita Toda laterita removida eacute empurrada para aacuterea de bota fora e

tambeacutem util izada na construccedilatildeo conformaccedilatildeo e manutenccedilatildeo de vias de

acessos principais e intermediaacuterios que servem de traacutefego para maqui-

nas caminhotildees e caminhonetes A maior parte do esteacuteril eacute removida com

a lacircmina dos tratores processo esse que pode ser visto na f igura 0 8

Figura 08 Decapeamento com TE D11

Fonte AMARAL 2015

O desmonte da camada de bauxita eacute realizado no meacutetodo mecacircnico

tambeacutem com tratores TE D11 com auxil io um dispositivo em forma de

gancho denominado ldquo ripperrdquo que f ica acoplado na parte traseira do equi-

pamento que em contato com a rocha eacute capaz fragmentaacute-la Esse pro-

cesso eacute conhecido como escarif icaccedilatildeo A etapa de desmonte do mineacuterio

21

gera matacotildees que devem atender ao topsize (tamanho da capacidade

do britador) da planta que corresponde no a 12 m A f igura 09 mostra

um ripper f incado no mineacuterio realizando a escarif icaccedilatildeo

Figura 09 Escar if icaccedilatildeo com TE D11

Fonte AMARAL 2015

A tira em geral mede 200 m de comprimento e 25 m de largura e eacute

constituiacuteda de uma soacute bancada contendo de 07 ou 08 blocos (25 m X 25

m) As tiras possuem um padratildeo de nomenclatura na ordem alfabeacutetica

que vai de A a Z que satildeo demarcadas pela topografia no local com es-

taqueamento e bandeirolas numeradas

O carregamento e o transporte de mineacuterios satildeo feitos pela empresa

terceir izada O carregamento eacute feito por escavadeiras hidraacuteulicas EH

349D da caterpil lar que possui uma concha com capacidade de carregar

ateacute 31 msup3 de material uma lanccedila que juntamente com o braccedilo podem

alcanccedilar ateacute 6m de profundidade esteiras que lhe permite trafegar em

terrenos de d if iacuteceis acessos giro de 360ordm horaacuterio e anti -horaacuterio Eacute um

equipamento de porte meacutedio e tem capacidade de produzir ateacute 350 th

A f igura 10 mostra a escavadeira sobre a camada de mineacuterio realizando

o carregando no mesmo niacutevel do caminhatildeo o qual eacute visto jaacute cheio na

f igura 11

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

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rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

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rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

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tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

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tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

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ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

19

caminhotildees basculantes Scania P420 A f igura 06 mostra o momento do

carregamento do caminhatildeo

Figura 06 Carregamento do Topsoil

Fonte AMARAL 2015

O topsoil removido eacute transportado para cima do esteacuteril que foi re-

movido da t ira que jaacute foi lavrada para reconformaccedilatildeo da aacuterea degradada

com o objet ivo de que este solo orgacircnico (r ico em nutriente e contendo

sementes de aacutervores nativas raiacutezes galhos troncos e etc) recomponha

o solo e as aacutervores nativas cresccedilam novamente fazendo um ref loresta-

mento natural meacutetodo chamado de ldquomatildeo de Deusrdquo

Na f igura 07 foi destacado a camada de solo orgacircnico que foi de-

volvido para a aacuterea jaacute minerada Eacute possiacutevel perceber ainda que jaacute haacute

vegetaccedilatildeo oriunda do ref lorestamento natural

Figura 07 Recomposiccedilatildeo com Topsoil

Fonte SOUZA 2014

O decapeamento compreende a remoccedilatildeo da camada de esteacuteril que

varia entre 10 e 12 m de espessura A remoccedilatildeo do esteacuteri l eacute feita pela

20

empresa terceirizada UampM para isso ela conta com 04 tratores de estei-

ras TE D11 TCD (para decapeamento das tiras) com capacidade de re-

mover ateacute 44 msup3 de argila por laminada 01 trator de esteiras TE D9 T 01

trator de esteiras TE D6R (para reconformaccedilatildeo do esteacuteri l e apoio) 01

escavadeira EH 365 D com capacidade de movimentar ateacute 45 msup3 por

ciclo 01 escavadeira EH 349D com capacidade de movimentar ateacute 31

msup3 por ciclo (todas da CATERPILLAR) 07 caminhotildees basculante 4844

da Mercedes Bens com capacidade de transportar ateacute 17 msup3 por ciclo

01 moto niveladora para apoio 01 caminhatildeo comboio para abasteci-

mento dos equipamentos e 01 caminhatildeo pipa para umectaccedilatildeo das vias

(AMARAL 2015)

A liberaccedilatildeo do mineacuterio soacute acontece apoacutes a remoccedilatildeo da camada de

laterita Toda laterita removida eacute empurrada para aacuterea de bota fora e

tambeacutem util izada na construccedilatildeo conformaccedilatildeo e manutenccedilatildeo de vias de

acessos principais e intermediaacuterios que servem de traacutefego para maqui-

nas caminhotildees e caminhonetes A maior parte do esteacuteril eacute removida com

a lacircmina dos tratores processo esse que pode ser visto na f igura 0 8

Figura 08 Decapeamento com TE D11

Fonte AMARAL 2015

O desmonte da camada de bauxita eacute realizado no meacutetodo mecacircnico

tambeacutem com tratores TE D11 com auxil io um dispositivo em forma de

gancho denominado ldquo ripperrdquo que f ica acoplado na parte traseira do equi-

pamento que em contato com a rocha eacute capaz fragmentaacute-la Esse pro-

cesso eacute conhecido como escarif icaccedilatildeo A etapa de desmonte do mineacuterio

21

gera matacotildees que devem atender ao topsize (tamanho da capacidade

do britador) da planta que corresponde no a 12 m A f igura 09 mostra

um ripper f incado no mineacuterio realizando a escarif icaccedilatildeo

Figura 09 Escar if icaccedilatildeo com TE D11

Fonte AMARAL 2015

A tira em geral mede 200 m de comprimento e 25 m de largura e eacute

constituiacuteda de uma soacute bancada contendo de 07 ou 08 blocos (25 m X 25

m) As tiras possuem um padratildeo de nomenclatura na ordem alfabeacutetica

que vai de A a Z que satildeo demarcadas pela topografia no local com es-

taqueamento e bandeirolas numeradas

O carregamento e o transporte de mineacuterios satildeo feitos pela empresa

terceir izada O carregamento eacute feito por escavadeiras hidraacuteulicas EH

349D da caterpil lar que possui uma concha com capacidade de carregar

ateacute 31 msup3 de material uma lanccedila que juntamente com o braccedilo podem

alcanccedilar ateacute 6m de profundidade esteiras que lhe permite trafegar em

terrenos de d if iacuteceis acessos giro de 360ordm horaacuterio e anti -horaacuterio Eacute um

equipamento de porte meacutedio e tem capacidade de produzir ateacute 350 th

A f igura 10 mostra a escavadeira sobre a camada de mineacuterio realizando

o carregando no mesmo niacutevel do caminhatildeo o qual eacute visto jaacute cheio na

f igura 11

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

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tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

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tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

Propriedades para Futuras Aplicaccedilotildees In International Workshop Advances in

Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

20

empresa terceirizada UampM para isso ela conta com 04 tratores de estei-

ras TE D11 TCD (para decapeamento das tiras) com capacidade de re-

mover ateacute 44 msup3 de argila por laminada 01 trator de esteiras TE D9 T 01

trator de esteiras TE D6R (para reconformaccedilatildeo do esteacuteri l e apoio) 01

escavadeira EH 365 D com capacidade de movimentar ateacute 45 msup3 por

ciclo 01 escavadeira EH 349D com capacidade de movimentar ateacute 31

msup3 por ciclo (todas da CATERPILLAR) 07 caminhotildees basculante 4844

da Mercedes Bens com capacidade de transportar ateacute 17 msup3 por ciclo

01 moto niveladora para apoio 01 caminhatildeo comboio para abasteci-

mento dos equipamentos e 01 caminhatildeo pipa para umectaccedilatildeo das vias

(AMARAL 2015)

A liberaccedilatildeo do mineacuterio soacute acontece apoacutes a remoccedilatildeo da camada de

laterita Toda laterita removida eacute empurrada para aacuterea de bota fora e

tambeacutem util izada na construccedilatildeo conformaccedilatildeo e manutenccedilatildeo de vias de

acessos principais e intermediaacuterios que servem de traacutefego para maqui-

nas caminhotildees e caminhonetes A maior parte do esteacuteril eacute removida com

a lacircmina dos tratores processo esse que pode ser visto na f igura 0 8

Figura 08 Decapeamento com TE D11

Fonte AMARAL 2015

O desmonte da camada de bauxita eacute realizado no meacutetodo mecacircnico

tambeacutem com tratores TE D11 com auxil io um dispositivo em forma de

gancho denominado ldquo ripperrdquo que f ica acoplado na parte traseira do equi-

pamento que em contato com a rocha eacute capaz fragmentaacute-la Esse pro-

cesso eacute conhecido como escarif icaccedilatildeo A etapa de desmonte do mineacuterio

21

gera matacotildees que devem atender ao topsize (tamanho da capacidade

do britador) da planta que corresponde no a 12 m A f igura 09 mostra

um ripper f incado no mineacuterio realizando a escarif icaccedilatildeo

Figura 09 Escar if icaccedilatildeo com TE D11

Fonte AMARAL 2015

A tira em geral mede 200 m de comprimento e 25 m de largura e eacute

constituiacuteda de uma soacute bancada contendo de 07 ou 08 blocos (25 m X 25

m) As tiras possuem um padratildeo de nomenclatura na ordem alfabeacutetica

que vai de A a Z que satildeo demarcadas pela topografia no local com es-

taqueamento e bandeirolas numeradas

O carregamento e o transporte de mineacuterios satildeo feitos pela empresa

terceir izada O carregamento eacute feito por escavadeiras hidraacuteulicas EH

349D da caterpil lar que possui uma concha com capacidade de carregar

ateacute 31 msup3 de material uma lanccedila que juntamente com o braccedilo podem

alcanccedilar ateacute 6m de profundidade esteiras que lhe permite trafegar em

terrenos de d if iacuteceis acessos giro de 360ordm horaacuterio e anti -horaacuterio Eacute um

equipamento de porte meacutedio e tem capacidade de produzir ateacute 350 th

A f igura 10 mostra a escavadeira sobre a camada de mineacuterio realizando

o carregando no mesmo niacutevel do caminhatildeo o qual eacute visto jaacute cheio na

f igura 11

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

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ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

21

gera matacotildees que devem atender ao topsize (tamanho da capacidade

do britador) da planta que corresponde no a 12 m A f igura 09 mostra

um ripper f incado no mineacuterio realizando a escarif icaccedilatildeo

Figura 09 Escar if icaccedilatildeo com TE D11

Fonte AMARAL 2015

A tira em geral mede 200 m de comprimento e 25 m de largura e eacute

constituiacuteda de uma soacute bancada contendo de 07 ou 08 blocos (25 m X 25

m) As tiras possuem um padratildeo de nomenclatura na ordem alfabeacutetica

que vai de A a Z que satildeo demarcadas pela topografia no local com es-

taqueamento e bandeirolas numeradas

O carregamento e o transporte de mineacuterios satildeo feitos pela empresa

terceir izada O carregamento eacute feito por escavadeiras hidraacuteulicas EH

349D da caterpil lar que possui uma concha com capacidade de carregar

ateacute 31 msup3 de material uma lanccedila que juntamente com o braccedilo podem

alcanccedilar ateacute 6m de profundidade esteiras que lhe permite trafegar em

terrenos de d if iacuteceis acessos giro de 360ordm horaacuterio e anti -horaacuterio Eacute um

equipamento de porte meacutedio e tem capacidade de produzir ateacute 350 th

A f igura 10 mostra a escavadeira sobre a camada de mineacuterio realizando

o carregando no mesmo niacutevel do caminhatildeo o qual eacute visto jaacute cheio na

f igura 11

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

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mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

22

Figura 10 Carregamento da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Figura 11 Caminhatildeo com Baux ita Fonte AMARAL 2015

O transporte e feito por caminhotildees rodoviaacuterios 4844 da Mercedes

estes possuim uma caccedilamba com capacidade de transportar ateacute 21 msup3

(foi modif icada para suportar este volume) esses caminhotildees suportam

transportar uma massa de 37 t O mineacuterio sai das frentes de lavra e

segue ateacute o britador localizado na planta de beneficiamento Os cami-

nhotildees com a caccedilamba cheia f icavam abaixo da capacidade pois a bauxita

tem densidade relativamente baixa

As etapas da lavra satildeo ilustradas de maneira simplif icada na f igura

12 onde a primeira etapa representa a supressatildeo vegetal a segunda

etapa eacute representa a retirada do solo orgacircnico a terceira etapa o mostra

o decapeamento e a na quarta e uacutelt ima etapa jaacute eacute possiacutevel perceber o

desmonte do mineacuterio

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

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ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

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mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

23

Figura 12 Etapas da lavra da baux i ta Fonte SOUZA 2014

165 O Beneficiamento da Bauxita em Juruti-PA

O beneficiamento do mineacuterio eacute feito por etapas sucessi vas de bri-

tagem lavagem em scruber e peneiras trommel e classif icaccedilatildeo granulo-

meacutetrica em um conjunto de peneiras vibratoacuterias dotadas de ldquo spraysrdquo la-

vadores em duas linhas paralelas O retido das peneiras vai direto para

o paacutetio de produto natildeo sem antes passar por uma torre de amostragem

As fraccedilotildees mais f inas seguem sob a forma de polpa para baterias de

hidrociclones capazes de recuperar as fraccedilotildees f inas e superf inas conti-

das na polpa A fraccedilatildeo menor que 400 mesh sai como rejeito e segue por

tubulaccedilatildeo para os reservatoacuterios ou lagoas de rejeito O f luxograma da

planta de beneficiamento eacute apresentado de forma simplif icado na f igura

13 sendo possiacutevel verif icar todas as operaccedilotildees unitaacuterias realizadas na

planta desde a britagem ateacute a f i lt ragem

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

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rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

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tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

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Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

24

Figura 13 Fluxograma do Benef ic iamento da Baux i ta em Jurut i

Fonte ALCOA apud BATISTA 2014

O material proveniente da mina eacute basculhado na moega de onde o

alimentador de sapatas transporta a bauxita ateacute o britador primaacuterio que

possui um topsize de 1200 mm e sua saiacuteda de alimentaccedilatildeo para o brita-

dor secundaacuterio eacute de 340 mm que por sua vez reduz o mineacuterio ateacute 130

mm Os britadores primaacuterio e secundaacuterio satildeo do tipo rolos dentados de-

vido agrave baixa abrasividade do material A f igura 14 destaca os dentes do

rolo do britador

Figura 14 Rolos do Britador Primaacuterio

Fonte BATISTA 2014

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

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rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

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Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

25

Ao sair da britagem secundaacuteria o material al imenta o circuito de

transportadores que comeccedila pela correia de sacrif iacutecio que suporta a

queda por gravidade do material Logo no iniacutecio dessa transportadora

existe o extrator de sucatas que deve retirar contaminantes metaacutelicos da

correia transportadora caso este equipamento venha a falhar logo a

frente dele haacute um detector de metas que quando acionado desliga todo

o circuito pois materiais metaacutelicos podem danif icar os equipamentos

subsequentes

A correia transportadora conduz agraves empilhadeiras que fazem a ho-

mogeneizaccedilatildeo tipo windrow-chevron garantindo assim uma mistura de

teores do mineacuterio estocado no paacutetio de bauxita britada A f igura 15 mos-

tra a empilhadeira em operaccedilatildeo formando a pilha de mineacuterio britado

Figura 15 Pilha de Bauxita Britada

Fonte FERREIRA 2014

A alimentaccedilatildeo da planta de beneficiamento pode ser feita pelo mi-

neacuterio do paacutetio de homogeneizaccedilatildeo a traveacutes de carregadeiras que al imen-

tam uma correia transportadora a qual conduz o material para o preacutedio

de lavagem Esse processo eacute denominado off l ine

Outra possibil idade eacute que a correia transportadora encaminhe o

mineacuterio direto da britagem para o preacutedio de lavagem o que eacute denominado

alimentaccedilatildeo on l ine Esse meacutetodo vem sendo bastante util izado por re-

duzir custos Haacute ainda a possibil idade de uma alimentaccedilatildeo on line simul-

tacircnea com a off l ine Antes do preacutedio de lavagem o mineacuterio britado passa

por uma torre de amostragem parte integrante do controle de qualidade

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

ABAL Associaccedilatildeo Brasileira do Alumiacutenio Histoacuteria do Alumiacutenio Disponiacutevel em

lthttpwwwabalorgbraluminiohistoria-do-aluminiogt Acesso em 14 mai 2015

ABPM Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas e Pesquisa Mineral BAUXITA Dispo-

niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

ALCOA Juruti Disponiacutevel em httpswwwalcoacombrasilptinfo_pageJu-

rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

Propriedades para Futuras Aplicaccedilotildees In International Workshop Advances in

Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

26

No preacutedio de lavagem o mineacuterio eacute processado no conjunto scru-

bertrommel que faz parte do tambor de escrubagem e tem a funccedilatildeo de

desagregar a argila da bauxita Esse processo ocorre atraveacutes das a letas

que se encontram no interior do scruber Acoplado ao scruber estaacute o

trommel (peneira rotativa que atua na separaccedilatildeo por tamanho de partiacute-

culas por telas de accedilo com malhas de 4 3 e 2 polegadas A f igura 16

mostra o trommel que iraacute substituir o anter ior

Figura 16 Trommel

Fonte FERREIRA 2014

As partiacuteculas acima de 4 polegadas satildeo encaminhadas para o re-

britador de rolos dentados para adequaccedilatildeo granulomeacutetrica cujo produto

alimenta peneiras vibratoacuterias de dois decks dotadas de telas de accedilo de

2rdquo e 4 mm respectivamente A bauxita maior que 4 mm eacute descarregada

em um transportador de correia e incorporada ao produto f inal da planta

(produto granulado) enquanto o undersize (menor que 4 mm) eacute direcio-

nado agrave uacutelt ima etapa do peneiramento

Jaacute o mineacuterio menor que 2 rdquo que sai do trommel eacute encaminhado para

a peneira vibratoacuteria de dois decks com telas de accedilo com malha de 1rdquo e

frac14rdquo O oversize desse peneiramento eacute o produto f inal que eacute levado para

o paacutetio de bauxita lavada por um transportador de correia Jaacute o material

abaixo de 1rdquo se junta ao undersize da peneira do rebritador e eacute encami-

nhado para a uacutelt ima etapa de peneiramento em peneiras de dois decks

com telas de 4 mm e 16 mm O oversize eacute produto f inal e encaminhado

para o paacutetio de bauxita lavada

O mineacuterio menor que 16 mm eacute direcionado atraveacutes de calhas e

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

ABAL Associaccedilatildeo Brasileira do Alumiacutenio Histoacuteria do Alumiacutenio Disponiacutevel em

lthttpwwwabalorgbraluminiohistoria-do-aluminiogt Acesso em 14 mai 2015

ABPM Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas e Pesquisa Mineral BAUXITA Dispo-

niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

ALCOA Juruti Disponiacutevel em httpswwwalcoacombrasilptinfo_pageJu-

rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

Propriedades para Futuras Aplicaccedilotildees In International Workshop Advances in

Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

27

canaletas ateacute um tanque de polpa que seraacute levada para a etapa de recu-

peraccedilatildeo de f inos nas baterias de hidrociclones A ciclonagem primaacuteria

eacute feita por duas baterias cada uma com 10 ciclones de 2 6rdquo polegadas

O underflow desse estaacutegio al imenta um tanque que recebe diluiccedilatildeo de

aacutegua bruta e em seguida eacute bombeada para al imentar f i l tros que gera o

produto f inal denominado f ino de bauxita cujo granulometria eacute entre 16

mm e 150

Jaacute o overf low da ciclonagem de 26rdquo al imenta um tanque e em se-

guida eacute encaminhado para ciclonagem de 10rdquo O underflow dessa ciclo-

nagem eacute um material que possui granulometria menor que 150 e maior

que 400 o qual eacute direcionado para os f i ltros de correia e constitui o

produto f inal denominado superf ino de bauxita A f igura 17 mostra umas

das baterias de ciclone de 10 polegadas

Figura 17 Bateria de Hidrociclones de 10rdquo

Fonte FERREIRA 2014

O overflow das baterias de ciclones de 10rdquo eacute descartado para uma

tubulaccedilatildeo que se destina ao tanque de sedimentaccedilatildeo da planta e cons-

titui o rejeito do processo de beneficiamento da bauxita possuindo gra-

nulometria inferior a 400 mesh Esse eacute o objeto de estudo deste trabalho

Toda a produccedilatildeo da planta de beneficiamento (granulados e f inos)

compotildee um produto uacutenico que segue transportado pela ferrovia de 55

quilocircmetros por composiccedilotildees com nuacutemero variaacutevel de vagotildees (entre 20

e 40 vagotildees por composiccedilatildeo) cada um com capacidade de 80 toneladas

ateacute as instalaccedilotildees do porto A f igura 18 mostra o trem vazio no paacutetio de

bauxita lavada

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

28

Figura 18 Trem da mina Jurut i

Fonte AMARAL 2015

Na aacuterea do porto o produto eacute descarregado estocado e expedido

em navios com capacidade de ateacute 55 mil toneladas e transportado ateacute a

ref inaria da Alumar em Satildeo Luiacutes - MA Na f igura 19 eacute possiacutevel ver a

correia transportadora e o ship loader em operaccedilatildeo realizando o embar-

que da bauxita

Figura 19 Embarque da Baux i ta Fonte AMARAL 2015

Resumidamente o f luxograma do processo da mina de Juruti da

lavra ao embarque estaacute representado na f igura 20

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

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tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

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tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

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ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

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genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

29

Figura 20 Fluxograma do Processo da Mina de Jurut i

Fonte ALCOA apud BRELAZ 2015

A Mina de Juruti foi inaugurada em 15 de setembro de 2009 O

primeiro embarque de bauxita do Projeto Jurut i ocorreu no dia 05 outubro

de 2009 Para transportar o mineacuterio ateacute a capital maranhense o navio

cargueiro MV Norsul Camocim transportando 43 mil toneladas de bauxita

percorreu 16 mil qui locircmetros em 80 horas (IBRAM apud FERREIRA

2013)

166 A Barragem de Rejeito

O material com granulometria menor que 400 mesh que sai do over-

flow das baterias de ciclones de 10 polegadas segue por uma tubulaccedilatildeo

com destino ao reservatoacuterio ou lagoa de rejeito O primeiro destino po-

reacutem eacute a lagoa de sedimentaccedilatildeo que eacute completamente impermeabil izada

tanto nas laterais quanto no fundo O objetivo inicial eacute que a polpa que

chega com um teor de soacutelido entre 5 e 8 sedimente -se naturalmente no

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

ABAL Associaccedilatildeo Brasileira do Alumiacutenio Histoacuteria do Alumiacutenio Disponiacutevel em

lthttpwwwabalorgbraluminiohistoria-do-aluminiogt Acesso em 14 mai 2015

ABPM Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas e Pesquisa Mineral BAUXITA Dispo-

niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

ALCOA Juruti Disponiacutevel em httpswwwalcoacombrasilptinfo_pageJu-

rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

Propriedades para Futuras Aplicaccedilotildees In International Workshop Advances in

Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

30

fundo da lagoa A lagoa de sedimentaccedilatildeo que recebe o material descar-

tado da usina de beneficiamento eacute vista na f igura 21

Figura 21 Lagoa de sedimentaccedilatildeo

Fonte BRELAZ 2013

O segundo passo eacute a dragagem do rejeito sedimentado para a bar-

ragem de rejeito o que eacute feito atraveacutes de uma draga de succcedilatildeo As dra-

gas f lutuam na lacircmina drsquoaacutegua da lagoa de sedimentaccedilatildeo e conduzem o

material decantado para a barragem de rejeito que atualmente estaacute lo-

calizada ao lado da lagoa de sedimentaccedilatildeo Nesse momento a polpa de

rejeito estaacute com um percentua l de soacutelido entre 28 e 30

Diferentemente do primeiro reservatoacuterio a barragem de rejeito eacute

uma estrutura com impermeabilidade apenas nas laterais permitindo que

parte da aacutegua inf i lt re no solo jaacute que o objetivo eacute o armazenamento f inal

do rejeito Grande quantidade de aacutegua volta para a lagoa por transbordo

e o restante eacute simplesmente evaporado deixando apenas as partiacuteculas

soacutelidas A f igura 22 mostra uma barragem de rejeito da Mineraccedilatildeo Rio

do Norte jaacute no f im da sua vida uacutet il

Figura 22 Barragem de Reje ito

Fonte BRELAZ 2013

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

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Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

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ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

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genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

31

Assim dentro de alguns anos esse local f icaraacute cheio de material

sendo necessaacuterio providenciar uma nova aacuterea para destinaccedilatildeo do rejeito

Em Juruti jaacute estaacute sendo providenciada uma nova barragem de rejeito

localizada distante da a primeira pois aproveitaraacute uma aacuterea minerada

anteriormente

A aacuterea do rejeito possui um sistema de circuito fechado para ali-

mentar a planta de beneficiamento de aacutegua recuperada a lagoa de de-

cantaccedilatildeo recebe aacutegua de drenagem da barragem de rejeito e aacutegua nova

da base Capiranga no rio Juruti Velho (distante cerca de 15 quilocircme-

tros) Dessa forma a aacutegua da polpa do rejeito eacute recirculada para o pro-

cesso de lavagem da bauxita em um reaproveitamento que chega a 85

sendo necessaacuteria a capitaccedilatildeo de apenas 15

O monitoramento das barragens de rejeito estaacute muito mais r igoroso

devido a incidentes ocorridos recentemente em Minas Gerais A barra-

gem de rejeito de lavagem de bauxita da mineraccedilatildeo Rio Pomba Catagua-

ses instalada em Miraiacute - MG rompeu-se em marccedilo de 2006 despejando

cerca de 400 milhotildees de metros cuacutebicos de polpa de rejeito (lama) no rio

Fubaacute que eacute a af luente do rio Muriaeacute A f igura 23 mostra a coloraccedilatildeo

tiacutepica da polpa de bauxita no rio Fubaacute

Figura 23 Rio contaminado com reje ito de baux ita

Fonte ALMEIDA 2009

Menos de um ano depois em 10 de janeiro de 2007 a barragem

voltou a se romper provocando o vazamento de 2 bi lhotildees de metros de

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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lthttpwwwabalorgbraluminiohistoria-do-aluminiogt Acesso em 14 mai 2015

ABPM Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas e Pesquisa Mineral BAUXITA Dispo-

niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

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rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

Propriedades para Futuras Aplicaccedilotildees In International Workshop Advances in

Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

32

lama que at ingiu dois municiacutepios mineiros e quatro muni ciacutepios f luminen-

ses aleacutem de deixar vaacuterios bairros de Miraiacute alagados (CETEM 2015)

A mineradora foi multada em 50 milhotildees de reais em 2006 e como

foi reincidente a multa em 2007 foi de 75 milhotildees de reais Aleacutem disso

a Rio Pomba teve que arcar com os custos da recuperaccedilatildeo das aacutereas

atingidas e indenizaccedilotildees aos moradores que f icaram desalojados A em-

presa diz que o rompimento da barragem foi provocado pelo excesso de

chuvas Mesmo assim o governo do estado interditou a mineradora por

tempo indeterminado

Para evitar problemas similares aleacutem das vistorias perioacutedicas nas

suas barragens a Alcoa mantem uma estaccedilatildeo meteoroloacutegica ao lado da

lagoa de sedimentaccedilatildeo com o objet ivo de medir a quantidade de aacutegua

precipitada e tambeacutem a quantidade evaporada mantendo a ssim uma

margem segura na vazatildeo de rejeito depositado

Vale ressaltar que o tanque de sedimentaccedilatildeo e a barragem de re-

jeitos ocupam uma aacuterea quase do mesmo tamanho da aacuterea destinada a

todas as outras instalaccedilotildees da planta de beneficiamento conforme se

verif ica na f igura 24

Figura 24 Vista Aeacuterea da Planta de Benef ic iamento da Alcoa

Fonte O IMPACTO 2015

A Alcoa completou recentemente seis anos de operaccedilatildeo e com a

produccedilatildeo atual ainda natildeo encheu a primeira barragem de rejeito Mas

quando isso ocorrer o destino da aacuterea deveraacute ser semelhante ao que

ocorre na Mineraccedilatildeo Rio do Norte (da qual a Alcoa eacute acionista) Laacute

quando a barragem enche eacute abandonada Posteriormente satildeo plantadas

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

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tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

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ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

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genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

33

gramiacuteneas leguminosas que favorecem a f ixaccedilatildeo de nitrogecircnio no solo

e apoacutes o seu desenvolvimento completo satildeo plantadas espeacutecies nativas

que constituem a revegetaccedilatildeo definit iva dessas aacutereas E assim encerra

o processo do rejeito da planta de beneficiamento

Fazendo-se a caracterizaccedilatildeo desse rejeito seraacute possiacutevel propor

sua util izaccedilatildeo de forma alternativa reduzindo -se com isso a necessidade

de se construir novos espaccedilos para o armazenamento desse material

contribuindo natildeo apenas com a economia da mineradora mas principal-

mente com o meio ambiente

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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lthttpwwwabalorgbraluminiohistoria-do-aluminiogt Acesso em 14 mai 2015

ABPM Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas e Pesquisa Mineral BAUXITA Dispo-

niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

ALCOA Juruti Disponiacutevel em httpswwwalcoacombrasilptinfo_pageJu-

rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

Propriedades para Futuras Aplicaccedilotildees In International Workshop Advances in

Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

34

II MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este toacutepico inclui a descriccedilatildeo da aacuterea de estudo seleccedilatildeo e prepa-

raccedilatildeo das amostras aleacutem das teacutecnicas e equipamentos util izados

21 Descriccedilatildeo da Aacuterea de Estudo

O Municiacutepio de Juruti estaacute localizado no extremo Oeste do Estado

do Paraacute pertencendo agrave mesorregiatildeo do Baixo Amazonas e microrregiatildeo

de Oacutebidos A sede do municiacutepio localiza -se nas coordenadas geograacuteficas

02ordm 09rsquo 09rdquo S e 56ordm 05rsquo 42rdquo W Gr l imitando -se ao Norte com os municiacutepios

de Oriximinaacute e Oacutebidos a Leste com Oacutebidos e Santareacutem ao Sul com o

municiacutepio de Aveiro e a Oeste com os municiacutepios de Terra Santa e Pa-

rint ins este uacutelt imo jaacute no estado do Amazonas

A cidade de Juruti estaacute a 855 Km (em linha reta) distante de Beleacutem

capital do estado do Paraacute e a 450 Km de Manaus capital do Estado do

Amazonas Possui uma aacuterea de 8306298 Km 2 (PMJ 2005) A populaccedilatildeo

do municiacutepio eacute de 47086 habitantes de acordo com o censo 2010 com

uma estimativa de 53989 habitantes em 2015 o que corresponde a uma

densidade de 65 habitantes por quilocircmetro quadrado (IBGE 2016) A

f igura 25 daacute uma boa ideia de localizaccedilatildeo do municiacutepio evidenciando

inclusive a microrregiatildeo ao qual Jurut i pertence

Figura 25 Localizaccedilatildeo do Municiacutepio de Juruti

Fonte FERREIRA 2013

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

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ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

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genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

35

A mina de bauxita de Jurut i estaacute localizada a aproximadamente 60

Km da sede do municiacutepio e possui uma reserva que pode chegar a 700

milhotildees de toneladas meacutetricas apesar de apenas 180 milhotildees terem sido

confirmadas pela Alcoa o que jaacute signif ica um dos maiores depoacutesitos de

bauxita de alta qualidade do mundo (ALCOA 2015)

22 Seleccedilatildeo e Preparaccedilatildeo das Amostras

As amostras foram coletadas na polpa da lavagem proveniente do

oversize do hidrociclone de 10rdquo antes que este seja levado para a bacia

de rejeitos Foi encaminhado um ofiacutecio para o setor de processoscon-

trole de qualidade da Mina de Juruti solicitando amostras do rejeito A

metodologia adotada para a coleta eacute descrita abaixo

O periacuteodo de coleta foi discutido conjuntamente com a mineradora

e estabeleceram-se os meses de setembro outubro e novembro de 2012

sempre na primeira e na terceira semanas de cada mecircs totalizando as-

sim seis amostragens nos quatro meses de coleta O cronograma de co-

leta f icou definido conforme a tabela 05 apresentada a seguir

Tabela 05 Cronograma de amostragem

Mecircs Iniacutecio da Coleta

Teacutermino da Coleta

Setembro 1ordm Semana do mecircs 04092012 11092012 3ordm Semana do mecircs 18092012 25092012

Outubro 1ordm Semana do mecircs 02102012 09102012 3ordm Semana do mecircs 16102012 23102012

Novembro 1ordm Semana do mecircs 30102012 06112012 3ordm Semana do mecircs 13112012 20112012

Fonte Autor

Como a usina opera em duas linhas (Linha 01 e Linha 02) o rejeito

de ambas as linhas foi coletado conjuntamente acumulando -se durante

o periacuteodo de uma semana formando uma uacutenica amostra de 12 l itros de

polpa que foi encaminhada para o Laboratoacuterio Fiacutesico da proacutepria Alcoa

Em seguida a amostra foi decantada para se proceder agrave retirada

do sobrenadante (excesso de aacutegua) tomando-se os devidos cuidados

para natildeo remover os soacutelidos Apoacutes a maacutexima ret irada de aacutegua da amos-

tra esta foi colocada na estufa a uma temperatura de 120 Cordm durante 12

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

ABAL Associaccedilatildeo Brasileira do Alumiacutenio Histoacuteria do Alumiacutenio Disponiacutevel em

lthttpwwwabalorgbraluminiohistoria-do-aluminiogt Acesso em 14 mai 2015

ABPM Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas e Pesquisa Mineral BAUXITA Dispo-

niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

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rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

Propriedades para Futuras Aplicaccedilotildees In International Workshop Advances in

Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

36

horas O procedimento mais usado para a retirada da umidade eacute o aque-

cimento a 105ordm mas no protocolo adotado pela Alcoa usa-se 120ordm para

evitar a oxidaccedilatildeo da amostra principalmente devido agrave presenccedila de mi-

nerais de ferro

Esse material seco foi acondicionado em embalagens contendo 500

g devidamente identif icado e nos entregue pessoalmente pelo supervi-

sor teacutecnico da Alcoa De posse das amostras o passo seguinte foi passa-

las individualmente no homogeneizador em Y para se obter amostras

mais homogecircneas Apoacutes o processo de homogeneizaccedilatildeo seguiu-se o

quarteamentos das amostras usando-se o quarteado Jones ateacute se obter

frac14 do volume inicial

De cada uma das 6 amostras jaacute quarteadas foram retiradas duas

caacutepsulas de um grama uma para a difraccedilatildeo de raios-x e outra para a

espectrometria de f luorescecircncia de raios -x total izando 12 caacutepsulas as

quais foram identif icadas em encaminhadas via sedex para o laboratoacuterio

de Fiacutesica da Universidade Federal do Cearaacute (UFC) Os resultados das

anaacutelises foram encaminhados via correio eletrocircnico

Para a anaacutelise teacutermica tambeacutem foi retirada uma caacutepsula de um

grama de cada amostra Na Universidade Federal do Paraacute (UFPA) as

seis caacutepsulas foram misturadas umas com as outras e analisadas con-

juntamente

23 Teacutecnicas e Equipamento

Para a determinaccedilatildeo dos elementos quantitativos nas amostras de

rejeitos ut il izou-se a teacutecnica analiacutet ica espectrometria de f luorescecircncia de

raios-x O equipamento empregado foi um espectrocircmetro da Rigaku mo-

delo ZSXMini II Os teores dos elementos foram detectados em pasti lhas

fundidas preparadas a partir da fusatildeo de 10g da amostra pulverizada

com 70 g de tetraborato de liacutet io As condiccedilotildees analiacutet icas para a dosagem

dos elementos presentes nas amostras foram detectores selado e de

f luxo cristais analisadores PET Ge PX1 PX3 e LIF200 potecircncia do

tubo 24 kV e 90 mA ou 50 kV e 50 mA O software ut i l izado para a anaacutelise

quantitativa foi o SemiQ desenvolvido pela Phil ips Essa etapa foi rea li-

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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lthttpwwwabalorgbraluminiohistoria-do-aluminiogt Acesso em 14 mai 2015

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ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

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ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

37

zada no Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universi-

dade Federal do Cearaacute

Para a caracterizaccedilatildeo mineraloacutegica dos rejeitos empregou-se um

difratocircmetro de raios-x modelo DMAXB As medidas de difraccedilatildeo de

raios-x foram realizadas pelo meacutetodo do poacute As condiccedilotildees experimentais

empregadas foram as seguintes extensatildeo (θ-2θ) 3ordm a 100ordm 20ordmmin

radiaccedilatildeo CuKa 50 kV 100 mAring fendas de divergecircncia = 10ordm espalha-

mento = 10ordm recepccedilatildeo=030 mm Essa etapa tambeacutem foi realizada no

Laboratoacuterio de Raios-X do Departamento de Fiacutesica da Universidade Fe-

deral do Cearaacute

O equipamento uti l izado para a anaacutelise teacutermica eacute Shimadzu 60H

Usou-se razatildeo de aquecimento de 10 20 e 30ordmCmin -1 desde a tempera-

tura ambiente ateacute 1100ordmC A massa da amostra ~7mg atmosfera com ar

sinteacutet ico e vazatildeo do gaacutes de arraste 50mLmim -1 Os dados obtidos na

anaacutelise nas razotildees de aquecimento citados foram aplicados ao modelo

cineacutetico Model Free Kinetics e Flynne Wall para a obtenccedilatildeo dos paracircme-

tros cineacuteticos relacionados agrave decomposiccedilatildeo da amostra

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

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genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

38

III RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

Passaremos agora a apresentar os resultados e discutir cada teacutec-

nica separadamente Iniciaremos com a espectroscopia de f luorescecircncia

de raios-x Em seguida passaremos para os resultados da difraccedilatildeo de

raios-X Na conclusatildeo seraacute feita uma abordagem mais abrangente

31 Espectrometria de Fluorescecircncia de Raios-X

Os espectrogramas gerados pelas amostras satildeo bastante

relevantes para demonstrar qualitativamente os principais elementos

quiacutemicos constituintes do rejeito O Resultado laboratorial possibi l i tou a

elaboraccedilatildeo da tabela 06 com base na espectrometria de f luorescecircncia

de raios-x

Tabela 06 Resul tados da EFRX

Oacutexido Amostra 1 teor ()

Amostra 2 teor ()

Amostra 3 teor ()

Amostra 4 teor ()

Amostra 5 teor ()

Amostra 6 teor ()

Meacutedia teor ()

Fe2O3 66223 57912 65232 61002 63153 63192 62786

SiO2 13747 16816 14931 16175 14725 14523 15153

Al2O3 11762 16374 12646 14664 14250 14438 14022

TiO2 7689 7893 6518 7519 7477 7256 7392

ZrO2 0229 0247 0263 0267 0211 0333 0258

CaO 0156 0215 0143 0198 0101 0105 0153

V2O5 0000 0426 0000 0000 0000 0000 0071

K2O 0087 0000 0054 0101 0083 0000 0054

Cr2O3 0000 0117 0124 0000 0000 0000 0040

SO3 0107 0000 0089 0000 0000 0000 0033

Co2O3 0000 0000 0000 0000 0000 0141 0024

Nb2O5 0000 0000 0000 0074 0000 0000 0012

Cl 0000 0000 0000 0000 0000 0012 0002

TOTAL 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 Fonte Autor

As amostras do rejeito mostram a presenccedila dos seguintes

elementos quiacutemicos em forma de oacutexido com as meacutedias de teores

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

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mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

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ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

39

Alto Fe2O3

Meacutedio SiO2 e Al2O3

Baixo TiO2

Traccedilos ZrO2 CaO V2O5 K2O Cr2O3 SO3 Co2O3 Nb2O5 e Cl

Arenare (2009) tambeacutem usando EFRX para caracterizar a bauxita

de Juruti encontrou os seguintes relaccedilatildeo entre os teores dos elementos

Alto F e O

Meacutedio Al

Baixo Si e Ti

Traccedilos Na Cl S P e Cr

A primeira diferenccedila encontrada foi em relaccedilatildeo ao sil iacutecio que apre-

senta baixo teor na bauxita e meacutedio teor no seu rejeito Isso ref lete a

uma caracteriacutestica dos rejeitos que eacute o aumento do teor dos minerais de

ganga em relaccedilatildeo mineacuterio in natura

A segunda diferenccedila se refere aos cinco elementos traccedilos que natildeo

foram relatados na bauxita e apareceram no rejeito Zr Ca V K e Nb Por

uacutelt imo haacute dois elementos P e Na que aparecem na bauxita e natildeo apa-

recem no rejeito

De acordo com Arenare (2009) os minerais de ganga mais comuns

associados ao mineacuterio de alumiacutenio satildeo caulinita quartzo hematita go-

ethita ruti lo e anataacutesio Jaacute os minerais de ganga secund aacuterios satildeo cran-

dall ita wavell ita calcita i l i ta l it ioforita magnesita dolomita dawsonita

celest ita pir itagahnita cromita shubnelita e zircatildeo

O oacutexido de ferro apresentou teor meacutedio de 62786 sendo que o

menor teor encontrado foi 57912 e o maior foi 66223 O oacutexido de

ferro eacute um dos principais componentes da bauxita e aparece na forma de

hematita (Fe2O3) eou goethita (FeOOH)

O dioacutexido de s il iacutecio apresentou teor meacutedio de 15153 registrando

um miacutenimo de 13747 e um maacuteximo de 16816 Embora o d ioacutexido de

sil iacutecio possa ser encontrado em diversas formas diferentes na natureza

inclusive topaacutezio e ametista na bauxi ta sua presenccedila se deve agrave caulinita

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

40

(Al2Si2O5(OH)4) e ao quartzo (SiO2)

A siacutel ica presente na bauxita constitui -se um problema para as mi-

nas de bauxita metaluacutergica e como o seu teor aumenta com a diminuiccedilatildeo

da granulometria esperava-se que sua concentraccedilatildeo fosse relat iva-

mente elevada no rejeito da lavagem Em todas as amostras o teor de

sil iacutecio no rejeito da bauxita foi superior ao teor de alumiacutenio

O oacutexido de alumiacutenio no rejeito tem teor meacutedio de 14022 apre-

sentando certa variaccedilatildeo de teores entre as amostras O teor miacutenimo de

alumina registrado foi 11762 e o maacuteximo de 16374 As pedras pre-

ciosas rubi e safira satildeo compostas principalmente por oacutexido de alumiacutenio

e as suas cores caracteriacutesticas satildeo -lhes dadas por traccedilos de impurezas

Na bauxita o alumiacutenio pode vir em forma de gibbsita bohemita e diaacutes-

poro aleacutem da caulinita

Como o quarto principal componente da bauxita eacute o oacutexido de t itacirc-

nio no rejeito natildeo eacute diferente O dioacutexido de t itacircnio apresentou um teor

meacutedio de 7392 sendo o menor teor igual a 6518 e o maior igual a

7893 O dioacutexido de titacircnio pode aparecer na bauxita como dois mine-

rais distintos Anastaacutesio Ruti lo

Os teores meacutedios dos oacutexidos de ferro alumiacutenio sil iacutecio e t itacircnio

somam 99353 dos oacutexidos identif icados nas amostras Os oacutexidos dos

demais elementos atocircmicos com menores teores na amostra d e rejeito

totalizam 0647 da massa Apenas dois outros oacutexidos estatildeo presentes

em todas as amostras oacutexido de zircocircnio e oacutexido de caacutelcio

O zircocircnio na bauxita se apresenta na forma de zircatildeo (ZrSiO4)

um sil icato de zircocircnio correspondendo a um teor teoacuterico de 67 de

ZrO2 e 33 SiO2 O zircatildeo apresenta propriedades parecidas agraves do t itacirc-

nio destacando-se sua alta dureza (75)

O caacutelcio geralmente aparece na bauxita na forma de calcita

(CaCO3) que eacute um mineral bastante comum e disseminado na natureza

se destaca por ser um dos principais componentes do cimento e usado

tambeacutem na fabricaccedilatildeo de argamassa

O vanaacutedio e o cromo que ocorrem na bauxita na forma dos minerais

shcherbinaita (Fe2(V2O8)2H2O) e cromita (FeCr2O4) respectivamente

destacam-se como elementos extremamente resistentes agrave corrosatildeo

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

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Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

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Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

41

O potaacutessio estaacute presente na bauxita na forma de il ita

(KAl2(Si3AlO10)(OH)2) Eacute um dos principais macro nutrientes dos vege-

tais mas Paula (2010) tentou usar o rejeito da bauxita como substrato

agriacutecola sem sucesso

O enxofre ocorre na forma de piri ta FeS2 que apresenta 534 de

enxofre e 466 de ferro tendo dureza 6 Lima (2012) estudou a aplica-

ccedilatildeo do enxofre na induacutestria de cimento mas natildeo na sua composiccedilatildeo e

sim no processo de fabricaccedilatildeo

O Cobalto que aleacutem de ser resistentes tem elevada dureza eacute mais

comumente encontrado nos minerais cobalt ita (CoAsS) e esmalti ta

(CoAs3) ambos associados ao Arnecircnio o qual apresenta riscos para a

sauacutede podendo contaminar a aacutegua Gonccedilalves (2011) verif icou que a

contaminaccedilatildeo da aacutegua por arsecircnio pode ocorrer ateacute mesmo d e forma

natural Embora apenas umas das seis amostras pesquisadas apresen-

tou cobalto eacute necessaacuterio aprofundar mais a pesquisa nesse sentido em

Jurut i

O nioacutebio eacute outro elemento bastante resistente agrave corrosatildeo inclusive

a altas temperaturas Por isso materiais resistentes agrave corrosatildeo podem

ser obtidos com adiccedilatildeo de nioacutebio em sua composiccedilatildeo (MARTINS e SAN-

TOS 2013)

Ao todo a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x aplicado agraves

amostras encaminhadas para o laboratoacuterio detectou a presenccedila de 13

elementos quiacutemicos dist intos atraveacutes dos seus oacutexidos Em ordem alfabeacute-

tica dos seus siacutembolos os elementos encontrados foram Alumiacutenio ( Al)

Caacutelcio (Ca) Cloro (Cl) Cobalto (Co) Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro

(Fe) Nioacutebio (Nb) Potaacutessio (K) Sil iacutecio (Si) Titacircnio (Ti) Vanaacutedio (V) e

Zircocircnio (Zr)

O graacutef ico 01 i lustra a composiccedilatildeo meacutedia das amostras de rejeito de

bauxita com o percentual em termos de massa Nesse graacutef ico eacute possiacutevel

identif icar claramente os quatro elementos mais abundantes nas amos-

tras Como a quantidade dos elementos traccedilos total iza 0647 esse va-

lor foi denominado ldquooutrosrdquo e detalhado tambeacutem em forma percentual

no graacutef ico 02 para facil itar a visualizaccedilatildeo e a comparaccedilatildeo de cada um

dos demais nove elementos identif icados nas amostras

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

ABAL Associaccedilatildeo Brasileira do Alumiacutenio Histoacuteria do Alumiacutenio Disponiacutevel em

lthttpwwwabalorgbraluminiohistoria-do-aluminiogt Acesso em 14 mai 2015

ABPM Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas e Pesquisa Mineral BAUXITA Dispo-

niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

ALCOA Juruti Disponiacutevel em httpswwwalcoacombrasilptinfo_pageJu-

rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

Propriedades para Futuras Aplicaccedilotildees In International Workshop Advances in

Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

42

Graacutef ico 01 Composiccedilatildeo do reje i to da baux ita (em )

Graacutef ico 02Elementos Traccedilos no reje i to da baux i ta (em )

32 Difratometria de Raios-X

Os difratogramas de raios-x satildeo capazes de fornecer

informaccedilotildees sobre os principais minerais presentes nos rejeitos A f igura

26 mostra os difratogramas gerados pelas cinco primeiras amostras

Fe2O362786

SiO215153

Al2O314022

TiO27392

Outros0647

Zr 0258

Ca 0153V 0071

K 0054

Cr 0040

S 0033

Co 0024 N 0012

Cl 0002

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Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

ABAL Associaccedilatildeo Brasileira do Alumiacutenio Histoacuteria do Alumiacutenio Disponiacutevel em

lthttpwwwabalorgbraluminiohistoria-do-aluminiogt Acesso em 14 mai 2015

ABPM Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas e Pesquisa Mineral BAUXITA Dispo-

niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

ALCOA Juruti Disponiacutevel em httpswwwalcoacombrasilptinfo_pageJu-

rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

Propriedades para Futuras Aplicaccedilotildees In International Workshop Advances in

Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

43

Figura 26 Dif ratogramas com ident i f icaccedilatildeo dos p icos

Os principais minerais encontrados no rejeito da bauxita satildeo

G= Gibbsita Al(OH)3

H= Hematita Fe2O3

C= Caulinita Al2Si2O5(OH)4

A= Anataacutesio TiO2

Q= Quatzo SiO2

Eacute possiacutevel identif icar nos difratogramas de todas as amostras 23

picos com intensidade signif icativa sendo 6 de gibbsita 6 de hematita

5 de caulinita 4 de anataacutesio e 1 de quartzo Tal identif icaccedilatildeo dos picos

estaacute de acordo com o trabalho de Antoniassi (2010) que estudou o mi-

neacuterio de bauxita da mina de Porto Trombetas PA ut il izando difraccedilatildeo de

raios-x com ref inamento Rietveld

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Posiccedilatildeo 2θ (graus)

Inte

nsi

dad

e (u

a)

AG

Q A A

HH

H+C

H HA+HC C+G

CC C GG GG

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

ABAL Associaccedilatildeo Brasileira do Alumiacutenio Histoacuteria do Alumiacutenio Disponiacutevel em

lthttpwwwabalorgbraluminiohistoria-do-aluminiogt Acesso em 14 mai 2015

ABPM Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas e Pesquisa Mineral BAUXITA Dispo-

niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

ALCOA Juruti Disponiacutevel em httpswwwalcoacombrasilptinfo_pageJu-

rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

Propriedades para Futuras Aplicaccedilotildees In International Workshop Advances in

Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

44

Eacute importante ressaltar que a quantidade de picos de cada fase cris-

talina natildeo estaacute relacionada com o percentual da fase na nas amostras

No entanto a intensidade dos picos fornece uma indicaccedilatildeo da signif icacircn-

cia da fase cristal ina na amostra embora natildeo seja o uacutenico fator que

contribui para o percentual da fase na amostra O percentual das fases

cristal inas na amostra eacute possiacutevel ser determinado util izando o ref ina-

mento pelo meacutetodo Rietveld poreacutem neste trabalho natildeo foi possiacutevel fazer

este tipo de anaacutelise devido agrave quantidade de fases cristalograacutef icas iden-

tif icadas na amostra

Os picos correspondentes agrave gibbsita foram identif icados com base

no padratildeo ICSD 027698 com estrutura cristal ina monocliacutenica e grupo

espacial P21n A hematita foi identif icada com base no padratildeo ICSD

201098 com estrutura cristalina romboeacutedrica e grupo espacial R-3c A

caulinta por sua vez foi identif icada com base no padratildeo JCPDF 00-029-

1488 com estrutura cristalina monocliacutenica e grupo espacial C O ana-

taacutesio foi identif icado com util izando -se o padratildeo JCPDF 01-073-1764

com estrutura cristalina tetragonal e grupo espacial I41amd Finalmente

o quartzo foi identif icado atraveacutes do padratildeo JCPDF 00-027-0605 com

estrutura cristal ina cuacutebica e grupo espacial Fd3m

Usando espectroscopia de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) Pontes Santos e Figueira (2015) tambeacutem encontraram

as mesmas cinco fases minerais em estudos prel iminares de caracteri-

zaccedilatildeo com rejeitos de bauxita da mina de Jurut i

Tambeacutem usando a difraccedilatildeo de raios-x sete fases minerais foram

identif icadas na bauxita ( in natura) de Jurut i por Arenare (2009) gibb-

sita caulinita hematita goethita magnetita anataacutesio e bohemita Trecircs

dessas fases (goethita magnetita e bohemita) natildeo foram encontradas no

rejeito Por outro lado o rejeito apresentou quartzo que natildeo foi identif i-

cado na bauxita

O maior pico foi registrado para a gibbsita poreacutem os picos mais

frequentemente identif icados satildeo de hematita Caulinita tambeacutem

apresenta vaacuterios picos enquanto o anataacutesio e quartzo satildeo claramente

as fases minoritaacuterias

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

ABAL Associaccedilatildeo Brasileira do Alumiacutenio Histoacuteria do Alumiacutenio Disponiacutevel em

lthttpwwwabalorgbraluminiohistoria-do-aluminiogt Acesso em 14 mai 2015

ABPM Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas e Pesquisa Mineral BAUXITA Dispo-

niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

ALCOA Juruti Disponiacutevel em httpswwwalcoacombrasilptinfo_pageJu-

rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

Propriedades para Futuras Aplicaccedilotildees In International Workshop Advances in

Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

45

Com isso constata-se que o rejeito do beneficiamento da Alcoa em

Jurut i tal qual a proacutepria bauxita apresenta grande fraccedilatildeo gibbsit iacuteca

(Al(OH)3) associada aos minerais de caulinita (Al 2Si2O5(OH)4) e

hematita (Fe2O3) contendo uma pequena quantidade de anataacutesio (TiO 2)

e quartzo (SiO2)

A gibbsita eacute um hidroacutexido de alumiacutenio constituiacutedo de oacutexido de

alumiacutenio eacute aacutegua na seguinte proporccedilatildeo

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ( i i i )

Massas Atocircmicas Al = 2698 O = 16 e H = 1008

2Al(OH)3 = 2 x [2698+ (16 + 1008) x 3] =156008

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

3H2O = 3 x [(1008 x 2) + 16] = 54048

Oacutexido de Alumiacutenio= 10196 156008 = 6536

Aacutegua= 54156= 3464

A hematita eacute um oacutexido de ferro com cerca de 70 de ferro e 30

de oxigecircnio

2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 (iv)

Massas Atocircmicas Fe = 5585 e O = 16

2Fe2O3 = 2 x [(5585 x 2) + (16 x 3)] = 3194

4Fe = 4 x 5585 = 2234

3O2 = 3 x (16 x 2 = 96

Ferro = 2234 3194 = 6994

Oxigecircnio = 96 3194 = 3006

Jaacute a caulinita eacute um si l icato de alumiacutenio hidratado sendo formada

por siacutel ica oacutexido de alumiacutenio e aacutegua

46

Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

ABAL Associaccedilatildeo Brasileira do Alumiacutenio Histoacuteria do Alumiacutenio Disponiacutevel em

lthttpwwwabalorgbraluminiohistoria-do-aluminiogt Acesso em 14 mai 2015

ABPM Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas e Pesquisa Mineral BAUXITA Dispo-

niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

ALCOA Juruti Disponiacutevel em httpswwwalcoacombrasilptinfo_pageJu-

rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

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lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

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tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

Propriedades para Futuras Aplicaccedilotildees In International Workshop Advances in

Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

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Al2Si2O5(OH)4 = 2SiO2 + Al2O3 + 2H2O (v)

Massas Atocircmicas Al = 2698 Si = 2808 O = 16 e H = 1008

Al2Si2O5(OH)4 = (2698 x 2) + (2808 x 2) + (16 x 5) + (16 + 1008) x 4 = 258152

2SiO2 = 2 x [2808 + (16 x 2)] = 12016

Al2O3 = (2698 x 2) + (16 x 3) = 10196

2H2O = 2 x [(1008 x 2) +16] = 36032

Siacutelica = 12016 258152 = 4654

Oacutexido de Alumiacutenio = 10196 258152 = 3950

Aacutegua= 36258 = 1396

O Anataacutesio eacute um oacutexido de t itacircnio com cerca de 60 de titacircnio e

40 de oxigecircnio

TiO2 = Ti + O2 (vi)

Massas Atocircmicas Ti = 4787 e O =16

TiO2 = 4787 +16 x 2= 7987

Ti = 4787

O2 = 2 x 16 = 32

Titacircnio = 4787 7987 = 5993

Oxigecircnio = 327987= 4007

Os compostos de ferro (hematita) e t i tacircnio (anataacutesio) encontrados

na bauxita satildeo geralmente insoluacuteveis em soluccedilotildees baacutesicas e tecircm pouco

efeito na extraccedilatildeo seletiva do alumiacutenio Os compostos de si l iacutecio presen-

tes na bauxita (caulinita) satildeo rapidamente dissolvidos na etapa de diges-

tatildeo do mineacuterio A presenccedila de siacutelica na bauxita pode causar problemas

na sua digestatildeo entre eles o consumo de NaOH devido agrave dissoluccedilatildeo e

reprecipitaccedilatildeo da siacutelica como um complexo de aluminossil icatos de soacutedio

e agrave formaccedilatildeo de incrustaccedilotildees especialmente em superf iacutecies trocadoras

de calor (JESUS 2011)

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Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

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IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

ABAL Associaccedilatildeo Brasileira do Alumiacutenio Histoacuteria do Alumiacutenio Disponiacutevel em

lthttpwwwabalorgbraluminiohistoria-do-aluminiogt Acesso em 14 mai 2015

ABPM Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas e Pesquisa Mineral BAUXITA Dispo-

niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

ALCOA Juruti Disponiacutevel em httpswwwalcoacombrasilptinfo_pageJu-

rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

Propriedades para Futuras Aplicaccedilotildees In International Workshop Advances in

Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

47

Kurusu (2009) propocircs a ut il izaccedilatildeo da separaccedilatildeo magneacutetica nos re-

jeitos de bauxita A fraccedilatildeo magneacutetica composta dos minerais de ti tacircnio

e ferro poderia ser usada como aditivo para a fabricaccedilatildeo de cimento

Portland Jaacute a fraccedilatildeo natildeo-magneacutetica formada principalmente por mine-

rais de si l iacutecio poderia ser usada como substituta da areia na construccedilatildeo

civil

Inuacutemeros pesquisados estudam a aplicaccedilatildeo do resiacuteduo de bauxita

vem ganhando espaccedilo nas pesquisas cientiacutef icas e tecnoloacutegicas em as-

sociaccedilatildeo ao cimento Podemos citar Si lva Fi lho Alves e Da Motta

(2007) Antunes Conceiccedilatildeo e Navarro (2011) Ribeiro et al (2011) Te-

lesca et al (2011) Todos porem se referiam ao rejeito do processo Ba-

yer ou seja a lama vermelha

A possibil idade de aplicaccedilatildeo dos rejeitos da induacutestria de alumina

como incremento ao cimento jaacute foi constatada em estudos anteriores

demonstrando que a presenccedila de minerais de ferro natildeo eacute inconveniente

A sugestatildeo de Kurusu (2009) de realizar a separaccedilatildeo magneacutetica para se

obter um concentrado de hematita e anataacutesio adicionar ao cimento en-

careceria o processo

A proposta que surge entatildeo eacute a aplicaccedilatildeo do rejeito da lavagem

de bauxita da mina de Juruti na composiccedilatildeo do concreto tendo em vista

que a hematita com alto teor de ferro com dureza entre 6 e 65 e o

anataacutesio com alto teor de titacircnio com dureza entre 55 e 6 podem ser

capazes de proporcionar maior resistecircncia ao concreto

Haacute ainda entre os elementos traccedilos o zircocircnio e o cobalto que tam-

beacutem apresentam durezas elevadas Aleacutem disso o rejeito conteacutem elemen-

tos muito resistente agrave corrosatildeo como vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto

zircocircnio Citamos ainda o fato do caacutelcio do potaacutessio e da proacutepria alu-

mina serem util izados na composiccedilatildeo do cimento e do quartzo ser o mi-

neral mais abundante da areia usada na preparaccedilatildeo do concreto

Liberato et al (2005) af irma que no caso do rejeito da induacutestria de

alumina nem eacute necessaacuterio realizar a calcinaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo no ci-

mento Portland sendo uma alternativa para a ut il izaccedilatildeo de uma grande

quantidade deste t ipo de resiacuteduo

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

ABAL Associaccedilatildeo Brasileira do Alumiacutenio Histoacuteria do Alumiacutenio Disponiacutevel em

lthttpwwwabalorgbraluminiohistoria-do-aluminiogt Acesso em 14 mai 2015

ABPM Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas e Pesquisa Mineral BAUXITA Dispo-

niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

ALCOA Juruti Disponiacutevel em httpswwwalcoacombrasilptinfo_pageJu-

rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

Propriedades para Futuras Aplicaccedilotildees In International Workshop Advances in

Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

48

33 Anaacutelise Teacutermica

A anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) foi empregada para realizar uma

anaacutelise das mudanccedilas nas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do rejeito O

que se verif icou foi a ocorrecircncia de fenocircmenos quiacutemicos inicialmente

desidrataccedilatildeo e tambeacutem a decomposiccedilatildeo aleacutem de oxidaccedilatildeo ou reduccedilatildeo

A f igura 27 mostra a o resultado da anaacutelise termal das amostras

Figura 27 Anaacutelise Termal

A anaacutelise termal mostrou que ao se aquecer o rejeito ateacute 1100 ordmC ocorreu uma

perda de massa de cerca de 16 Podemos verificar claramente que os fenocircmenos

ocorreram nos seguintes intervalos de temperatura

A partir de 590 ordmC a amostra jaacute estaacute termicamente estaacutevel apresentando uma

pequena curvatura ateacute os 1100 ordmC Provavelmente cada um desses fenocircmenos estaacute

associado a um dos minerais presentes no rejeito O termograma mostra que o rejeito

apresenta trecircs perdas de massa claramente definidas

a) 348 entre 30-260 ordmC

b) 551 entre 260-460 ordmC

c) 536 entre 460-590 ordmC

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

ABAL Associaccedilatildeo Brasileira do Alumiacutenio Histoacuteria do Alumiacutenio Disponiacutevel em

lthttpwwwabalorgbraluminiohistoria-do-aluminiogt Acesso em 14 mai 2015

ABPM Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas e Pesquisa Mineral BAUXITA Dispo-

niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

ALCOA Juruti Disponiacutevel em httpswwwalcoacombrasilptinfo_pageJu-

rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

Propriedades para Futuras Aplicaccedilotildees In International Workshop Advances in

Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

49

A primeira perda de massa pode ser atribuiacuteda a dois fatores a perda de aacutegua

livre (temperatura proacutexima a 100 ordmC) e a decomposiccedilatildeo da gibbsita com a formaccedilatildeo

de uma alumina de transiccedilatildeo (x -Al2 O3) ou criptocristalina (250 ordmC) seguindo a rea-

ccedilatildeo

2Al(OH)3 rarr Al2 O3 + 3H2 O (vii)

A uacuteltima perda de massa estaacute associada agrave saiacuteda da aacutegua de constitui-

ccedilatildeo da caulinita formando a metacaulinita de acordo com a reaccedilatildeo

2Al2 Si2O5(OH)4 rarr 2(Al2O32SiO2) + 4H2O (viii)

Jaacute a anaacutelise termal atraveacutes da DTA apresenta sete pontos relevantes

representados nos seguintes intervalos de temperatura

I 30-100 ordmC

II 100-260 ordmC

III 260-300 ordmC

IV 300-340 ordmC

V 340-540 ordmC

VI 540-600 ordmC

VII 600-1100 ordmC

Temos diminuiccedilatildeo do volume em I III V e VII Jaacute nos intervalos II IV e

VI ocorre aumento de v o l u m e

No intervalo I que vai ateacute 100 ordmC claramente a diminuiccedilatildeo do volume

se deve agrave desidrataccedilatildeo tendo em vista que coincide exatamente com o ponto

de ebuliccedilatildeo da aacute g u a

O aumento volumeacutetrico observado entre 100 e 260 ordmC coincide com o

limite da primeira perda de massa verif icado na curva de TG podendo entatildeo

inferir que se deve ao mesmo fenocircmeno ou seja decomposiccedilatildeo da gibbsita

com a formaccedilatildeo de uma alumina de transiccedilatildeo que se consolida a cerca de

250 ordmC

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

ABAL Associaccedilatildeo Brasileira do Alumiacutenio Histoacuteria do Alumiacutenio Disponiacutevel em

lthttpwwwabalorgbraluminiohistoria-do-aluminiogt Acesso em 14 mai 2015

ABPM Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas e Pesquisa Mineral BAUXITA Dispo-

niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

ALCOA Juruti Disponiacutevel em httpswwwalcoacombrasilptinfo_pageJu-

rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

Propriedades para Futuras Aplicaccedilotildees In International Workshop Advances in

Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

50

Nos intervalos 260 ndash 300 ordmC e 300 -340 ordmC ocorre uma raacutepida reduccedilatildeo

de volume seguida de um aumento igualmente raacutepido inclusive os interva-

los de temperatura de ambos eacute o mesmo cerca de 40 ordmC Com isso o volume

a 340 ordmC volta a ser igual ao volume agrave 2 6 0 ordmC

Na curva DTA o evento endoteacutermico observado a entre 600 e 1200ordmC

eacute atribuiacutedo a fenocircmeno fiacutesico pois nenhuma variaccedilatildeo de massa eacute observada

nessa temperatura O aspecto desse evento teacutermico eacute caracteriacutestico de pro-

cesso de cristalizaccedilatildeo Esse fenocircmeno fiacutesico deve estar relacionado a tran-

siccedilatildeo da fase do anataacutesio para o rutilo pois a literatura embora seja diver-

gente aponta que isso ocorre entre 670 e 1200 ordmC

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

ABAL Associaccedilatildeo Brasileira do Alumiacutenio Histoacuteria do Alumiacutenio Disponiacutevel em

lthttpwwwabalorgbraluminiohistoria-do-aluminiogt Acesso em 14 mai 2015

ABPM Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas e Pesquisa Mineral BAUXITA Dispo-

niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

ALCOA Juruti Disponiacutevel em httpswwwalcoacombrasilptinfo_pageJu-

rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

Propriedades para Futuras Aplicaccedilotildees In International Workshop Advances in

Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

51

IV CONCLUSAtildeO

A preocupaccedilatildeo ambiental tem ganhado cada vez mais espaccedilo nas

atividades de mineraccedilatildeo e casos recentes de rompimento de barra gens

de rejeitos de bauxita em Miraiacute (em 2006 e 2007) e mineacuterio de ferro em

Mariana (2015) ambos em Minas Gerais trazem agrave tona o debate sobre

a composiccedilatildeo mineraloacutegica dos materiais descartados apoacutes o beneficia-

mento mineral

No caso da mina de bauxita de Juruti isso natildeo eacute tatildeo preocupante

devido a dois fatores O primeiro se refere ao fato de natildeo haver a adiccedilatildeo

de nenhum produto quiacutemico ao longo de todo o processo de beneficia-

mento O segundo fator diz respeito agrave proacutepria barragem de rejeito pois

a mesma tem uma capacidade volumeacutetrica relativamente pequena

quando comparada agraves bacias de os mineacuterios

Aleacutem disso o fato dessas bacias de rejeitos serem fechadas e sua

aacuterea ser ateacute mesmo revegetada mostra que oferece um menor potencial

ofensivo ao meio ambiente Por outro lado a busca de aproveitamento

dos rejeitos representa a produccedilatildeo de subprodutos e uma diminuiccedilatildeo do

material descartado aumentando a vida uacutetil das barragens de rejeito

Ao realizar a caracterizaccedilatildeo do rejeito da usina de beneficia-

mento a espectrometria de f luorescecircncia de raios-x apontou a presenccedila

de 13 elementos quiacutemicos com destaque para ferro a lumiacutenio si l iacutecio e

t itacircnio Os demais elementos satildeo zircocircnio caacutelcio vanaacutedio potaacutessio

cromo enxofre cobalto nioacutebio e cloro

Natildeo se verif icou a presenccedila de elementos que possam represen-

tar ameaccedila de dano ao meio ambiente Mas o cobalto encontrado em

uma das amostras pode ser visto como um indicativo da presencia de

arsecircnio tornando necessaacuterio portanto a realizaccedilatildeo de estudos mais

profundados sobre a presenccedila desse elemento pois isso pode demons-

trar um risco de contaminaccedilatildeo das aacuteguas subterracircneas decorrente da

percolaccedilatildeo

A difraccedilatildeo de raios-x leva-nos agrave conclusatildeo que tal qual o mineacuterio

de alumiacutenio o rejeito do beneficiamento da Alcoa em Juruti eacute formado

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

53

REFEREcircNCIAS

ABAL Associaccedilatildeo Brasileira do Alumiacutenio Histoacuteria do Alumiacutenio Disponiacutevel em

lthttpwwwabalorgbraluminiohistoria-do-aluminiogt Acesso em 14 mai 2015

ABPM Associaccedilatildeo Brasileira de Empresas e Pesquisa Mineral BAUXITA Dispo-

niacutevel em lthttpwwwabpmnetbrdownloadsgt acesso em 25 ago 2014

ALCOA Juruti Disponiacutevel em httpswwwalcoacombrasilptinfo_pageJu-

rutiaspgt Acesso em 20 de mai De 2015

ALMEIDA Luciana Ibama multa Alunorte por vazamento de rejeitos em coacuter-

rego de Barcarena Ibama 29 abr 2009 Disponiacutevel em

lthttpwwwibamagovbr200904ibama-multa-alunorte-por-vazamento-de-rejei-

tos-em-corrego-de-barcarenagt Acesso em 06 mai 2015

AMARAL Alceu M Relatoacuterio de Tarefas Decapeamento na Minas de Juruti Cen-

tro Teacutecnico de Aprendizagem Juruti CTA 2015

ANTUNES M L P CONCEICcedilAtildeO F T NAVARRO G R B Caracterizaccedilatildeo da

Lama Vermelha Brasileira (Resiacuteduo do Refino da Bauxita) e Avaliaccedilatildeo de suas

Propriedades para Futuras Aplicaccedilotildees In International Workshop Advances in

Cleaner Production Satildeo Paulo 2011

ANTONIASSI Juliana L A Difraccedilatildeo de Raios X com Meacutetodo de Rientveld Apli-

cada a Bauxita de Porto Trombetas PA 111 pag Dissertaccedilatildeo (Mestrado em En-

genharia Mineral) ndash Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo Departa-

mento de Engenharia de Minas e de Petroacuteleo Satildeo Paulo 2010

ARENARE D S Caracterizaccedilatildeo de Amostras de Bauxita Visando a Aplicaccedilatildeo

de Meacutetodos de Concentraccedilatildeo Graviacutetica 148 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenha-

ria Metaluacutergica e de Minas) ndash Escola de Engenharia Universidade Federal Minas Ge-

rais Belo Horizonte 2009

52

por uma grande fraccedilatildeo de gibbsita (Al(OH)3) que estaacute associada agrave cau-

linita (Al2Si2O5(OH)4) e agrave hematita (Fe2O3) contendo tambeacutem uma por-

ccedilatildeo menor de anataacutesio (TiO2) aleacutem de apontar a presenccedila de quartzo

Sendo a siacutel ica presente na caulinita e no quartzo um deleteacuterio

para o mineacuterio de alumiacutenio e sabendo que seu teor aumenta com a redu-

ccedilatildeo da granulometria percebe-se que o aproveitamento da gibbsita a

partir do seu rejeito da lavagem de bauxita eacute economicamente proibit ivo

Por outro lado a hematita que eacute composta por 70 de ferro e o

Anataacutesio que tem na sua composiccedilatildeo 60 de titacircnio presentam a alta

dureza como uma caracteriacutest ica comum Tendo em vista que a lama ver-

melha resiacuteduo gerado na produccedilatildeo de alumina estaacute se ndo empregado

na em misturas para cimento um possiacutevel uso do rejeito do beneficia-

mento da bauxita eacute como um dos componentes do concreto substituindo

parte da areia com o intuito de aumentar sua resistecircncia

A presenccedila entre os elementos traccedilos de anticorrosivos como o

cromo vanaacutedio cromo nioacutebio cobalto zircocircnio e elementos que jaacute fazem

parte da composiccedilatildeo do concreto seja no cimento como o caacutelcio e o

potaacutessio seja na areia como o sil iacutecio reforccedilam a ideia da possiacutevel apli-

caccedilatildeo do rejeito da mineraccedilatildeo em Juruti como agregado para a constru-

ccedilatildeo civi l na composiccedilatildeo do concreto

A anaacutelise termogravimeacutetrica foi importante para corroborar essas

informaccedilotildees Os resultados obtidos mostram que as mudanccedilas de fases

e de massa comeccedilam a ocorrem de maneira mais signif icativa com tem-

peraturas em torno de 300degC Como a preparaccedilatildeo do concreto natildeo en-

volve temperaturas elevadas essas mudanccedilas de fase natildeo representam

impedimento

A mina de Juruti tem uma produccedilatildeo meacutedia de 5 milhotildees de tone-

ladas de mineacuterio lavrado por ano com recuperaccedilatildeo maacutessica de 70

Assim o total de rejeito gerado nos 6 anos de operaccedilatildeo chega a 9 milhotildees

de toneladas A possibil idade de ut il izar parte desse material signif ica

um aumento na vida uacutetil das barragens de rejeito

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